实现运营级光以太网的关键技术

传统的城域网模式是以TDM为主的SDH/SONET，IP数据仅作为副业通过PPP/HDLC的方式并通过TDM复用进行传输。这种方式开销大、效率低，不适用于IP为主业的网络中。随着数据业务在网络中的比重愈来愈大，城域网的模式必然以IP业务为基准趋向低成本和高效率。由于以太网在局域网中的巨大成功以及其在成本、可扩展性、易用性、对IP应用普遍支撑方面的优势，笔者认为，未来的城域网极有可能是以光以太网的模式为主。在城域光以太网这种模式中，由于可运营性的要求，将会从简单的Ethernet向Ethernet over SDH/SONET和Ethernet over RPR迁移。在Ethernet over fiber/SDH/SONET中，将以太网数据包通过LAPS、PPP/HDLC、SDL映射到SDH帧中传输；在Ethernet over RPR中，通过弹性分组环来承载以太网数据包。

上述迁移是以太网开始具备可营运性、逐步向电信级网络看齐的一个明显特征。笔者以为，将光网络和以太网进行有机结合，把以太网逐步引入电信网，是运营级光以太网的生命力所在。可以对运营级光以太网给出如下定义：

运营级光以太网是一种在光纤上运行的智能以太网。它克服了传统以太网的诸多不足，具有电信网可运营性的主要功能。运营级光以太网能对用户的服务和应用及配置等选项进行分类、储存、管理、控制，因而能向用户提供具有实在意义的个性化网络体验，同时也可为运营商带来管理的便利和运营的收益。

根据目前已能实现的技术和发展趋势，实现运营级光以太网的关键技术涉及以下几方面：

1）光以太网技术的核心是将光网络的巨大容量和可靠性与以太网的简便性及可扩展性有机地结合起来。光以太网主要具有以下特征：打破LAN与WAN之间的带宽瓶颈，使得终端用户能享受更大的带宽；提供了网络对更多应用的支持，即可在其上承载多种不同的宽带业务网；支持点到点、网状和环形网等不同的拓扑结构，组网能力强；简化了网络层次，降低了开销和成本；开始具备电信级网络的可靠性（其网络保护恢复时间可控制在50ms之内）；光以太网组网应用的主要模式是Ethernet over CWDM/DWDM。

2）EOS技术是把以太网和电信级网络进行嫁接后得出的创新技术——Ethernet over SDH/SONET，也是真正实现运营级光以太网的关键。x.86标准的提出迎合了通信和数据网络的发展趋势，这种趋势就是要求设备成本和运营成本愈来愈低。采用LAPS作为中间层协议不但可以减少协议的层次，还可以使目前的两种主流网络模式——SDH和Ethernet非常有效地结合和匹配。在这种城域网模式上，可对面向终端用户的以太网提供端到端的远端性能监视，突破了传统以太网的网元级网管的限制。尤其重要的是，LAPS与以太网和千兆以太网的传送完全匹配。采用EOS具有很低的时延和时延抖动(10μs以内)，可保证实时数据传输的QoS。另外，借用SDH/SONET的功能特性，可提供1+1保护功能的以太网/千兆以太网业务。由于是将IP数据映射到SDH/SONET网中传输，所以安全性比较高。对运营商而言，最现实的是：可基于现有传输网资源，最大限度地发掘现有传输网资源，并实现数据和语音的一体化传输。

3）智能以太网技术是指通过各种附加的技术对传统以太网的改造。主要通过以下四个方面来实现：利用MPLSoE、带宽控制、PPPoE等技术实现对以太网的控制和分等级的QoS；利用VLAN、NAT、策略路由、Web认证等技术增强以太网的安全性和管理性；利用AAA等技术实现对以太网接入用户的计费和行为审计；将CDN技术、L4-L7交换技术应用于以太网交换设备中，提供面向用户的个性化网络服务。通过以上三种主流技术的有机结合，可实现运营级光以太网的以下优秀特性：根据终端用户的实际应用需求分配带宽，保证带宽资源的充分和合理应用。提供认证与授权功能：用户访问网络资源必须经过响应的认证和授权，确保用户和网络资源的安全及合法使用。提供计费功能：及时获得用户的上网时间记录和流量记录；支持按上网时长，或用户流量，或包月结合流量控制的计费方式。支持实时计费。支持对欠费用户的实时断线能力。支持VPN和防火墙。可有效地隔离承载在其上的各种业务网，确保网络安全。在原有网元级网管的基础上逐步提供端到端的电信级网管。支持MPLS，具有一定的服务质量保证，可提供分等级的QoS网络服务。兼容已有的通信与网络设备，充分保护以往投资。可随着用户和业务的发展而扩展，能方便快速地部署新业务。支持储存和高速缓存那些常用的信息和就近的服务资源。支持内容识别和用户定向，并能有效地优化网络流量。

4）EoF（Ethernet over fiber）是常见、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。EoF是一种极具成本效益和高性能的光以太网解决方案，传输距离可达70公里。

5）RPR(弹性分组环)是适用于多业务分组传送的新型光纤环网传输技术，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。标准制定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、SDH具有对延时和抖动的严格保障、可靠的时钟及50ms环保护和恢复等优点。RPR网络是由分组交换节点组成的环形结构，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。

6）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、数据中心互联等。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OC48或OC192信道）、网络容量提高到320Gbit/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。