电信级以太网的发展现状与走向

摘要　介绍了电信级以太网的发展现状，特征以及标准化的业务、可扩展性、可靠性、服务质量、业务管理在内的五大属性，分析了以太网的未来走向。

1、引言

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年之久。由于不具备电信运营商所要求的属性，多年来人们一直低估以太网的应用。随着电信级以太网的出现，以太网现已成为一种标准，运营商既用它来提供接入业务，也用它来提供端到端业务。以太网最终渗透到运营商自己的网络里。

2、电信级以太网的发展现状

2.1　电信级以太网类型

电信级以太网始于城域网，现正向各种接入技术和全球网络延伸。4年前，由大约35家公司（多数是设备制造商）发起成立了城域以太网论坛（MEF），旨在把以太网变成能让电信运营商使用的技术，即电信级以太网，为开拓这一市场奠定基础。MEF定义了两种电信级以太网业务类型：E-Line（点到点）和E-LAN（跨越多点）。E-Line也叫以太网虚拟专线，是点到点的，业务流可预测，有很好的服务质量，具备提供服务水平协议（SLA）的能力。而在E-LAN业务中，以太网仍是尽力而为的，能满足数据业务的需要，但不能满足诸如话音那样的重要应用。MEF还定义电信级以太网与其它标准互通的一些规范。这些工作很快得到了设备制造商、运营商和其它公司的广泛响应。现在在北美运营商中已经形成共识：未来的网络在核心将基于IP/MPLS，在下游基于以太网。

大约在一年半以前，一些主要的电信公司开始介入MEF，使它的成员数量增加到目前的100多个，诸如Verizon，BT，COLT，Orange和AT&T等公司都加入了MEF。电信公司加入MEF是因为它们看到了电信级以太网在大企业应用方面已经获得的可喜成功。例如，电信级以太网目前已经成为Verizon以两位数，甚至三位数快速增长的一个产品，大大超过了预期值。

2.2　快速增长的以太网

据Infonics称，到2009年全球电信级以太网的业务收入将从2005年的59亿美元增加到220亿，增长280%。其中75%来自以太网专线、广域网接入和透明局域网业务。尤其是银行，特别关注大容量对等连接，包括备份和存储应用以及实时金融业务应用等。在设备市场方面，2006年美国的电信级以太网设备销售额每季度增长5%～15%，其市场规模在第2季度已达到3150万美元，比2005年同期增长50%以上。以太网在美国之所以增长那么快，原因有多方面。

（1）摩尔定律。以太网芯片成本随着时间下降很快，与ATM和TDM相比有很大的竞争优势。

（2）美国的许多最终用户的带宽需求现在以每年30%～100%的速度在增长。基于帧中继，ATM和专线的传统组网技术不能满足这些用户如此增长的带宽需求。最终用户认为以太网是一种能够继续成本有效地扩展其网络的技术，它们要求运营商提供电信级以太网服务，以满足它们日益增长的带宽需求。

（3）对运营商自身而言目前也有大幅度扩展网络的内部需求，因为它们（如Verizon）正在向消费者提供诸如娱乐业务这样的高带宽应用。传统技术同样不能适应，所以许多电信运营商现正在为高带宽应用实施电信级以太网。

从目前MEF的成员组成来看，电信级以太网已经呈现一种全球现象，因为其成员来自世界各地，包括中国电信，Orange，BT，Telus，Bell Canada与VSNL等。但真正要使它变为全球无所不在还存在很大挑战。电信级以太网将在标准和应用两个方面继续激励创新，迎接挑战。

3、电信级以太网的特征及属性

3.1　电信级以太网的主要特征

（1）电信级以太网带来了以太网在成本方面的明显优点，可以大大节省成本。

（2）电信级以太网把以太网的使用推向全球网、城域网和接入网领域，而且还便于把以太网业务的可扩展性带给各种现有的和新出现的汇聚网技术。

（3）由于电信级以太网能使企业、住宅和无线业务使用公共的基础设施，为提供高速、高性能、高移动性和低成本业务创造了机会，为新一代企业、住宅和移动应用的增长铺平了道路。

（4）电信级以太网极大地改变了企业的运作方式以及信息在企业内部和企业之间的流动方式。得以实现的应用或者得到明显增强的应用包括点到点接入、服务器合并、灾后恢复、面向服务的体系结构以及互联网接入。最吸引IT行业的是高速、可控、可靠性、可扩展性、性能好、成本低、实施简单。

（5）电信级以太网的泛在性还使它成为向住宅用户提供互联网、娱乐、宽带数据、话音和视频的一种理想手段，并创造了按需提供的经验。这些都由电信级以太网的良好基本属性所致。

3.2　电信级以太网的五大属性

（1）标准化的业务

●E-Line和E-LAN提供透明的专线，VPL和LAN业务。

●通过标准化的设备在本地和全球范围提供无所不在的服务。

●用户的LAN设备或网络不要求变，可以容纳现有的网络连接，如时间敏感的TDM业务和信令。

●比较理想地适合于话音、视频和数据融合的网络。

●提供宽泛的选择，带宽颗粒和QoS都可任选。

（2）可扩展性

●具备让数百万人使用同一网络服务的能力，适合于各种各样的商业、信息、通信与娱乐应用，包括话音、视频和数据。

●可以在各种物理基础设施上提供包括接入、城域、全国和全球在内的业务，这些基础设施包括以太网，WiFi，WiMAX，DSL，电缆以及各种光网，它们都由不同的运营商实施。

●带宽的扩展性可以从1Mbit/s～10Gbit/s，甚至更大，按颗粒逐步增加。

（3）可靠性

●网络具备检测和恢复事故的能力，而且不影响用户。

●满足最严的质量和可用性要求。

●当发生问题时能够在不到50ms内予以迅速恢复。

（4）服务质量

●在融合的企业、住宅和无线网络上提供有保证的端到端性能，符合话音、数据和视频的要求。

●提供宽泛的选择，带宽颗粒和QoS都可任选。

●有保证的端到端性能，允许基于设备身份登记、承诺的信息速率、帧丢失、时延和时延变化特性去制定服务水平协议（SLA）。

（5）业务管理

●具备监视、诊断和集中管理网络的能力，使用基于标准的设备供应商的独立设施。

●电信级OAM。

●快速业务提供。

4、电信级以太网的应用

为企业而设计的城域以太网早已进入了教育、保健和金融部门，现在应用开始变得越来越复杂，除了进入医疗图像和金融事务处理等领域，在学校里，以太网既用于支持其行政工作，也用于互联网连接各个学校和图书馆的回传线路。但是无论在企业市场还是在住宅市场，电信级以太网没有单一的杀手锏应用，只是出现了一些引人注目的应用。对企业（尤其是大企业）而言，它们越来越把以太网看作一石多鸟的手段，包括把它们的IT和电话基础设施标准化为一种技术以及容纳不断变化的企业需求，甚至希望能把灾后恢复、磁碟镜像、规制遵从、数据中心备份等工作都通过以太网集中在一起。在单一的网络技术上运行多种应用对企业的CIO和IT经理是非常有吸引力的，因为这将减少企业的总成本。对中小企业尤其有吸引力，因为它们不再需要养一个很大的IT部门去管理各种不同的技术，如ATM和帧中继等。由于Capex和Opex的节省，增强了企业的竞争力。

在住宅市场，同样因为以太网设备便宜而有吸引力。在接入网，每端口价格比DSLAM和PON约便宜20%～30%。成本上的节省，再加上电信级以太网的管道粗，使它能够很好地满足带宽密集的住宅业务，如IPTV和三重业务等，并且在价格上也具有优势。价格对发展用户有时候比速度还重要。电信级以太网还便于运营商以简单的资费向住宅用户提供一揽子业务。

电信级以太网的成本优势和简易性现在开始在全球范围内显现出来，大批量的设备采购使以太网成本结构成为全球性的结构，有助于设备成本下降，使业务提供商可以在更多的企业和住宅应用中使用以太网技术来开展业务，进一步有利于电信级以太网在企业和住宅的应用。除了提供有QoS保证的VoIP，呼叫中心等业务外，将来还可以提供QoS由用户管理的按需带宽业务，让用户自己控制带宽，按实际使用的带宽来计费。

5、不同运营商的策略

随着以太网的流行，不同运营商对这种高效、可扩展和成本有效的技术采取了不同的策略。其中的差异有些是基于市场地位的。例如，新进入的业务提供商往往采取非常积极的策略，把以太网作为一种低成本的选择推荐给新的用户。而传统运营商通常会考虑在什么场合把以太网放入它们的产品目录之中，如何让用户迅速地从原来的帧中继业务和ATM业务过渡到新的以太网业务，新的基于铜线的低速以太网业务是否适合作广泛的部署，甚至考虑以太网是否真的能作为融合和提供增值业务的平台。

一些新进入的公司，如Mesergy，Time Warner Telecom，Yipes和Verizon，它们利用以太网虚拟专线业务（VPLS）去提供长途、任意一地到任意一地或城市到城市的业务。它们把用户的LAN延伸到城市的每个角落，或把用户的以太网变成城市到城市。用户只需要一张以太网就能管理它们的内部数据、提供互联网接入和在PBX上提供VoIP。以Verizon公司为例，自1993年它就开始在纽约和华盛顿对特大用户提供以太网业务。但自2001年以来，该公司采取了更为积极的策略，开发了一系列满足用户更多需求的以太网产品。Verizon与MCI合并以后，以太网业务得到了更大的发展。结合公司的光纤到家计划，以太网现在已经是Verizon数据业务的基石，成为公司的一个业务发展战略。2007年年末Verizon将引入更多的以太网业务，包括N×T-1业务和全国性以太网虚拟专线业务，即E-Line业务。Verizon还采取基于光纤的高速以太网策略，它认为基于铜线的策略在10～100Mbit/s范围内是不会太成功的。在没有光纤接入的地方则提供能接入其VPN的以太网业务。而BellSouth和XO Communications等公司采取基于铜线的中带以太网策略，速率在2～10Mbit/s之间，面向没有光纤接入的中小企业，旨在开拓新的市场。

传统运营商中，Bell Canada在对经过仔细研究之后，于2003年停止销售帧中继业务和ATM业务，全面倒向以太网业务，目前其数据收入的60%来自以太网业务。它采取直接过渡的策略。而AT&T采取比较缓慢的演进策略，原有的帧中继业务和ATM业务将与以太网业务并存一个时期，因为它们有一张很大的全球MPLS网，过渡先从边缘开始，然后再到核心。

6、电信级以太网的未来走向

6.1　电信级以太网的未来走向

（1）扩展性更好，价格更合理，可靠性更高，SLA更严格

以太网的可扩展性好，例如使用同一连接可以逐渐地从1 Mbit/s扩展到10Gbit/s，是深受客户欢迎的一个特点。当运营商引入三重业务用户后，扩展性就不是单指容量了，话音和视频业务不仅需要比互联网业务更高的服务质量，而且需要对QoS进行分级，要求网络对每个住宅用户的多种业务进行排序，管理不同等级的QoS。所以每个住家的不同类型业务再加上每个企业的多种业务，运营商在极短时间内要处理数千种业务，不仅要对每种业务进行归类，给予相应的QoS，而且还要保持详细的统计数，到月底给出明细账单，并判断是否满足服务水平协议的规定。因此，电信级以太网在这方面还有许多工作要做。

（2）实现跨国无缝连接，制定能够实现互通的网络与网络接口（NNI）

当以太网推广起来，尤其是走向全球网以后，NNI是必须要解决的一个问题。这是为了让以太网能够在端到端的基础上跨越多个运营商网络在全国，乃至全球进行部署。一家虚拟网络运营商Vanco正在全球范围进行这样的工作。它提出了在不同运营商网络之间对业务流进行交换和选路的方案，并对NNI进行了长时间的测试。目前在NNI标准化方面的主要障碍是方案太多。不过，电信级以太网的全球无缝连接现在是运营商的共同愿望，它们将为克服各种障碍做出努力。

（3）融合，用户需要在电信级以太网上运行话音、视频和重要的数据应用

融合是围绕以太网新出现的一个热点。许多用户急于把它们的多张网络融合为一张以太网。运营商们也希望利用以太网这一平台，移向价值链的上游，向用户销售像托管、存储等其它业务。为了迎合网络融合的大趋势，MEF制定了一个流量管理规范MEF 14，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。以太网运营商将在这方面对广大用户做更加充分的宣传。

（4）为没有光纤和相应设施的地方，寻找其它的替代技术，尤其是无线应用

为了获得更加可靠的电信级以太网，也就是在以太网上形成更可靠的点到点连接（E-Line），出现了PBT（Provider Backbone Transport）和T-MPLS（Transport MPLS）两种技术。目前英国BT与加拿大Nortel Networks结盟在大力推动PBT技术。PBT剥离了以太网的某些复杂性，使业务提供商能够通过具备SDH性能的网络，创建可管理可追踪的点到点以太网隧道，从而使以太网变得更加可管理和可扩展，是面向连接的以太网技术。利用现有的以太网交换机，关掉其某些以太网功能（如生成树协议和MAC学习等），加入以太网OAM功能，即可实现PBT。BT目前想把PBT用作其接入节点和城域节点之间的回传技术。BT还在考虑在更大范围内使用PBT，例如在核心网中使用PBT技术，减少对IP/MPLS的依赖（至今BT的21 CN IP/MPLS核心网还没完全建好）。BT之所以这么考虑，是因为如果把以太网回传延伸为一个单一的端到端以太网设施，可以为BT节省许多建网开支。如果真这么做，将改变其21世纪网络（21CN）核心网技术的部署计划，会在全球业界造成很大影响，因为到目前为止，业界已经公认下一代网络的核心是IP/MPLS。Nortel Networks于2006年6月推出了采用PBT技术的8600城域以太网选路交换机，不久将推出同样采用PBT技术的6500光多业务边缘平台，作为城域网中MPLS的替代品。其它支持PBT的公司还有Siemens Communications，Extreme Networks，World Wide Packets，Verizon和Bell Canada。T-MPLS是ITU-T推荐的一种面向连接的分组传送技术，它所建立的端到端分组传送管道具有良好的操作维护和保护恢复性能。实际上可以把T-MPLS看作是MPLS的一个子集，去掉了基于IP的无连接转发功能，增加了端到端的OAM功能。T-MPLS与IP/MPLS可以无缝地组网。Alcatel-Lucent目前是T-MPLS的最大支持者。至于PBT与T-MPLS两者中哪个最终会取胜现在还很难说，主要取决于市场。采取观望态度的公司包括Cisco和Foundry Networks。

6.2　以太网第1英里（最后一英里）

由于目前在不少运营商的网络中光纤接入并不普遍（例如在美国只有20%的企业是用光纤连接的），在第1英里（即最后1英里）上还存在许多铜线。但是越来越多的用户，尤其是中小企业，对通信带宽的需求已经超过现在常用的DSL或E-1的能力，他们希望能够在没有光纤的第1英里上，也即在铜线上部署以太网，从而可以提供更多的带宽颗粒，包括2Mbit/s，4Mbit/s和8Mbit/s。为此，IEEE制定了被称作以太网第1英里（EFM）的标准802.3ah，最近还对它作了新的修订，可以在铜线上实现50Mbit/s以下的电信级以太网，引起了业界的广泛关注。此新的铜线以太网标准通常还被称作中带以太网，它有基于VDSL的不对称/对称10Pass-TS和基于增强型SHDSL物理层的对称2Base-TL两种形式。

（1）10Pass-TS可以提供100Mbit/s左右的不对称速率和50Mbit/s对称速率。

（2）2Base-TL原则上提供对称速率，在2700～3600m的距离上速率为2.3Mbit/s，在更短的距离上速率为5.7Mbit/s。如采用多线对捆绑方案能做到在短距离上8线对提供45Mbit/s的速率，在典型服务区范围内提供高达20Mbit/s的速率。原来在两对线上用E1只能提供2Mbit/s，现在可以提供11.4Mbit/s。

中带以太网现在正开始大步迈入商用，几乎全世界每个国家的传统运营商都在测试此新的IEEE 802.3ah技术。此外，其它的服务提供商也涉足其中，不是在测试或进行商用化工作，就是在考虑购买这种技术。包括AT&T，BT，COLT，Easynet，Finnet，澳大利亚的PowerTel，匈牙利的T-Com，挪威的Telenor以及美国的CenturyTel，TDS Telecom与XO Communications。据Vertical Systems Group估算，在今后5年内，欧洲的中带以太网市场约150万线，美国约100万线。与其对应的业务收入分别为70亿美元和80亿美元。中带以太网不仅瞄准了中小企业的带宽需求，而且也可用于蜂窝网，DSLAM，固定无线网和网状无线网的回传线路。据Infonetics Research称，2005年包括1～10Mbit/s和10～50Mbit/s在内的中带以太网业务已经达到19亿美元，到2009年，预计中带以太网将占全球以太网业务收入的36%。

6.3　以太网第1英里的走向

现在包括UMTS，EVDO，WiMAX和WiFi在内的无线宽带通信都在竞相发展，但是不管它们的无线技术如何先进，通信的质量并非完全取决于这些无线技术，它们的回传线路也是一个不可忽视的重要环节。如果回传线路的带宽受限，用户就获取不到2.5G，3G或4G带来的好处，诸如音乐和视频等为无线运营商增加收入的新应用就会受阻，因为在空中传送的所有1和0都要通过回传线路落地。

就美国而言，目前总共有14万个基站，而且还每年以6%的速度在增长。据称，90%以上的这些基站的回传线路都采用基于铜线的传统TDM设施。只有大约6%的基站采用基于光纤的回传线路。这些基于TDM的T-1线路为大多数移动运营商的回传线路提供了合适的带宽，但它们的租用费都很贵。除了费用，TDM还存在严重的灵活性不足问题，它对日益增长的移动宽带应用不适应，对由这些应用引起的业务类型复杂组合的智能管理也没有好办法。由于有些应用如话音和视频对时延特别敏感，如果TDM不能区分业务类型，它们就无法给这类业务赋予比对时延不敏感的应用更高的优先级。这使移动运营商不能对它们提供的宽带业务给予可靠性的保证。多年来，虽然无线接入网不断升级，从模拟到数字，再到2G，2.5G和现在的3G，但是回传技术却一直没有升级。随着业务的增长，移动运营商只是增加了T.1租用线而已。由于以太网费用低、带宽大、升级容易，既可基于光纤，也可基于铜线或无线，把以太网作为替代TDM回传线路的一种有效手段已经是运营商的共同目标。尤其在目前提供回传线路的固网运营商向IP网过渡，3G和4G以及其它无线宽带网中的许多网元均基于IP的情况下，对以太网更是有利。随着移动回传环境的不断变化，铜线和光纤不会是惟一的基础设施，固定无线技术也将越来越多地进入回传领域。FiberTower，Nextlink，Stratex Networks和Dragonwave等公司已经提供点到点无线方案。在今后几年中，预计WiMAX和无线网状网也将进入回传领域。尤其在铜线和光纤难以覆盖的基站，无线以太网将是回传线路明智的选择。据统计，2005年美国固网运营商从回传获得的100亿美元总收入中，大约3/4来自基于TDM的T-1租用线。预计到2011年，在总收入180亿中只有1/3将继续来自T-1租用线。主要收入将来自基于以太网的各种方案，包括铜线以太网、光纤以太网以及无线以太网。

6.4　以太网第1英里准备开展的工作

（1）制定NNI规范，使电信级以太网能够伸及客户所希望的所有端点。

（2）制定链路管理接口（ELMI）规范，使配置信息能够从网络传到路由器，为以太网连接实现自动配置，让用户非常容易部署电信级以太网。

（3）制定OAM标准（配合IEEE和ITU），在设备平台解决故障检修和诊断方法上使各设备商趋于更加一致。

（4）在没有光纤的第1英里上寻找替代技术，例如在铜线上实现50Mbit/s以下的电信级以太网，以开拓更广泛的市场。

7、结束语

目前，无论是商业、信息、娱乐、还是通信，人类与世界的互动正在聚焦于以互联网为中心的模型。电信级以太网正在迅速成为强化下一代互联网的技术和业务。电信级以太网的属性意味着它已准备好提供这样一种无边界、无限制、无所不在与无缝的高性能服务。世界未来的经济、文化和社区将在这样的下一代互联网上得到发展。