以太網技術的發展與應用(三)

8.光以太網（OpticalEthe.net）

光以太網的出現，徹底解決了上述問題。從2000年下半年以來，包括北電網絡公司在內的一些電信設備公司提出了光以太網的概念。這一解決方案的核心是利用光纖的巨大帶寬資源和以太網的成熟和易用為運營商建造新一代的寬帶城域接入網，滿足市場對帶寬的巨大需求。

光以太網將以太網的優越性擴展到了城域網，如低成本的以太網接口（10Mbps、100Mbps、1Gbps），由于以太網在企業和個人計算機上的廣泛使用，使得以太網的硬件成本非常低，大大降低了運營商的網絡建設成本。以太網已經有26年的歷史，技術的成熟更降低了網絡的風險。通過跨廣域網的VLAN實現虛擬專用網絡應用，不需要企業改變他們現有的IP地址編址，大大簡化了企業的管理成本，使得光以太網可以同時為住宅用戶和商業用戶服務。

光以太網技術用于建設公共電信網，必須滿足對電信網的幾個基本要求：

8.1高可靠性

電信網絡99.999%的可靠性不僅體現在網絡設備的可靠性，同時對組網技術、路由選擇、擁塞控制、故障恢復、路徑保護和流量管理提出了要求。網絡的可靠性包含以下幾個方面：

鏈路/路徑的保護和故障恢復、擁塞控制、路由選擇和流量控制。已有的以太網技術在這幾方面存在缺陷。如在城域網的組網中，經常會出現環路，SpanningTree設計用來消除環路，這樣不僅帶寬不能有效利用，并且當鏈路發生故障時，SpanningTree的重構又需要多達十幾秒的時間。與傳統的SDH相比，是無法接受的。為解決以上問題，IEEE成立了802.17工作組專門致力與環結構以太網技術RPR的研究。以期在網絡可靠性方面有較大的提高。北電網絡公司是該工作組的發起人之一。

8.2可提供SLA

對商業用戶而言，ATM和幀中繼是他們熟悉的業務。以太網如果想成為這些業務的替代產品，必須能夠滿足用戶對服務等級的嚴格要求。

8.3高可擴展性

擴展性包括兩個方面，一是對業務的匯聚能力，以便為更多的用戶提供服務。另一方面是業務的顆粒度要比較細，能夠滿足不同用戶或同一用戶不同時期對帶寬的要求。

8.4用戶管理

表現在對用戶的識別和管理，以及為不同用戶提供不同服務等級的能力。以太網技術具有非常好的擴展性，可以非常方便地擴展用戶的數量，同時他的統計復用功能大大提高了網絡中繼帶寬的利用率。但在用戶管理和網絡可靠性方面，目前的以太網技術還不能滿足電信網的要求。

用戶管理是一切業務的基礎,目前很多已建和在建的寬帶城域網都沒有用戶管理的功能，不能提供按使用計費的功能，因此，只能對用戶實行包月制。使業務推廣受到極大的限制。用戶管理包括我們通常所講的用戶認證、授權和計費三個方面的功能。目前PPPoE是比較常用的一種用戶管理手段.

BRAS是寬帶接入網關，如北電網絡公司的Shasta5000就是此類設備。他可以安裝在端局的POP節點，負責終結由用戶PC機發起的PPPoE進程。在BRAS的后面，連接了運營商的Radius認證服務器和Radius計費服務器。當用戶登錄時，BRAS將用戶輸入的用戶名和口令傳送到認證服務器，驗證通過后，BRAS將允許用戶接入網絡，并啟動計費服務器對用戶進行計費。

為了方便用戶的使用，一種更為方便的業務在線申請方式已經在一些BRAS上實現。在這種方式下，BRAS后方增加了一臺門戶服務器。沒有申請業務的用戶可以通過缺省用戶名/口令如BRAS/BRAS登錄網絡，這時，該用戶只能通過瀏覽器訪問門戶服務器。門戶服務器的主頁上是可供選擇的業務類型。用戶可以在這里選定用戶名/口令以及申請的業務類型。門戶服務器將自動更新BRAS和認證服務器的記錄。用戶在幾分鐘內就可以完成注冊和業務申請。極大地方便了用戶的使用，節省了運營開支。

由于目前城域網的建設處于第一階段，運營商往往希望以最小的投資盡快占領市場，相對比較昂貴的BRAS投資往往超出他們的預算，因此目前采用BRASPPPoE用戶管理方式的網絡較少。BRAS的大量使用應該出現在網絡建設的第二階段之后。

與此同時，作為以太網標準的制定者，IEEE也開始探討以太網在城域網范圍內使用所涉及的安全和認證方面的問題，提出了802.1x草案。該方案的核心內容是如圖。

靠近用戶一側的以太網交換機上放置一個EAP代理，用戶PC機運行EAPoE的客戶端軟件與交換機通信。初始狀態下，交換機上的所有端口處于關閉狀態。當用戶通過EAPoE登錄交換機時，交換機將用戶同時提供的用戶名口令傳送到后臺的Radius認證服務器上。如果用戶名/口令通過了驗證，則相應的以太網端口打開，允許用戶訪問。802.1x的實現基于以太網交換機，為運營商提供了一種更為經濟實用的用戶管理方式。

此外，10G以太網標準已經接近完成，這將為以太網技術在城域網中的應用開辟更為廣闊的空間。

9.光以太網的建設

光以太網首先在北美得到應用。在近兩年，北美出現了一批城域以太網運營商(MEC),如Yipes,Cogent,Telseon等。以Yipes為例，他目前在美國約20個大城市提供公共以太網接入業務，他的網絡中大量使用千兆以太網交換機，通過光纖到大樓為用戶提供Internet接入和透明局域網互連(TLS)業務，主要客戶是ISP、律師事務所、基于Web的企業等商業用戶和學校。

與北美不同，中國的以太網接入業務首先瞄準了住宅用戶。北美的私人住宅非常分散，采用光纖到路邊的方法，每對光纖覆蓋的用戶數量非常小，因此，在北美使用ADSL和CableModem更為經濟。中國的情況完全不同，城市的居民集中居住在各類小區內，小區內的住宅數量在300到2000戶之間。運營商采用光纖到小區的方法非常經濟實用。據測算，以太網接入用戶的成本（不計光纖和雙絞線）約在30到60美元之間，大大低于ADSL和CableModem。

在國內，寬帶IP城域網的建設從1999年開始。部分省市的有線電視臺為向其有線電視用戶提供Internet接入服務，選擇以太網技術建設城市寬帶網，采用以太網/HFC混合的方式，在某些小區提供以太網到用戶，在另一些小區采用以太網到小區，CableModem到用戶的方式提供服務。2000年以來，各地電信公司紛紛開始建設寬帶城域網，以以太網到用戶為主，ADSL為輔。

寬帶城域網的建設基本可以分為3個階段。第一階段主要目標是搶占市場，運營商充分認識到市場就是公司的生命線，所以包括中國電信、聯通、網通、有線電視公司等都把快速接入商業樓宇和住宅小區為第一要物。在這一階段，大家紛紛采用現有的各種以太網交換機快速搭起網絡的架構，提供的主要業務是包月制的Internet接入服務。第二階段，運營商從公共運營網絡的角度重新審視自己已建成的寬帶城域網，并且從各種角度進行優化，提高網絡的可靠性、可管理性，并考慮采用新的技術。以太網在城域網中的應用，同樣對業界和設備廠商也提出了挑戰。由于目前以太網產品主要應用在企業網環境下，在設備可靠性、網絡可靠性等方面存在弱點。另外，發展基于以太網的組網技術、用戶管理、帶寬管理、計費系統成為主要任務。所以，第二階段的主要任務是將寬帶城域網優化成為一個真正意義的公共電信網。第一階段網絡建設完成之后，運營商的的關注焦點將轉向業務，第三階段的主要任務是在已有網絡的基礎上，如何開發出更多吸引用戶的業務，帶來更多的業務收入，使其在網絡上的投資價值最大化。目前來看，寬帶城域網的主要業務是Internet接入。我們可以在幾個方面拓展業務面。

寬帶給人們插上了夢想的翅膀，視覺的享受是人們的最愛。不能想象在城市中修建了上下十車道的大街后，人們只在上面騎自行車、趕馬車。典型的視頻應用如VOD、WebTV、視頻會議、網絡視頻游戲、甚至高清晰電視節目。在商業用戶服務方面，基于運營商網絡的VPN和防火墻將是商業用戶的主要應用。

10.光接入網絡技術

據ForresterResearch估計,在今后兩年里有一半的企業用戶打算將帶寬增加一倍。那么這種帶寬從何而來，企業用戶目前只有不多的幾種選擇:帶寬受限的T-1線路或價格昂貴且還不如普及的T-3線路。

光纖接入是解決這一問題的答案，據VerticalSystemsGroup表示,目前只有3%的企業連接到光纖網絡上,同時76%的企業距光纖網的距離在一英里(約為1.6公里)之內。但是,直到目前為止,將光纖直接連接到企業的唯一途徑是使用價格昂貴的SONET設備,因此無法將光纖連接到每個建筑上。

光接入網絡技術(OAN)是消除阻擋在局域網和廣域網中不斷增加的容量之間瓶頸的實用技術。OAN使服務提供商可以向各種規模的企業提交基于光纖的寬帶服務?；跓o源光學網絡(passiveopticalnetwork,PON)的OAN不需要在外部站中安裝貴重的有源電子設備,因此使服務提供商可以高性價比地向企業提供所需的帶寬。

OAN由三個部分構成：一臺安裝在服務提供商中心局的光接入交換機(OAS)；一臺安裝在客戶端的智能光終端(IOT)；以及一臺安裝在上述兩種設備之間的PON。在PON環境中除了光纖線路之外唯一所需的外部設備是無源光分路器和耦合器。這兩種設備可以像水管子上的T形連接器那樣分離或合并傳輸流:將一半的光線傳向一個方向,另一半傳向另一個方向。耦合器/分路器可以從很多光學部件生產廠商那里買到。

OAS是一種將來自分布在PON上“下游”的數百個IOT的傳輸流匯集起來的IP/ATM交換機,配置標準接口的OAS提供了一個進入廣域網的有效輸入點。IOT是一種低價客戶端設備,它可以支持寬帶語音和數據服務。

基于PON的光纖接入網絡技術使服務提供商可以在更好地利用光線嵌入基礎的同時,向眾多企業用戶提供具有從1M到100Mbps以及專用波長的靈活帶寬的寬帶語言和數據服務。

在接入網絡中,一種規格不可能滿足所有的需求,目前T-1、T-3和數字用戶線路就是這種情況。OAN使企業用戶可以享用各種規格的靈活的帶寬:從1M到100Mbps以及專用波長的帶寬。此外,OAN使企業用戶可以迅速地改善其帶寬狀況來支持他們對帶寬需求的變化,例如,一個零售商可以在假日季節將其服務水平由3M變為10Mbps。

由于沒有幾家公司準備使用占用整個波長的服務,因此OAN應用能否將波長分為較小的波長十分重要。正如密集波分復用技術可以增加光纖線路上的波長量一樣,分割波長的能力增加了一種波長所能提供服務的終點的數量。在具有這種功能時,服務提供商不需要在向每個客戶提交波長時進行大量的投資。

OAN的另一個關鍵屬性是利用嵌入式光纖基礎設施。通過在外部站中使用無源光纖分路器和耦合器,服務提供商只需在一所辦公區附近部署少量的光纖線路,然后再由辦公區輻射出去為多數企業用戶提供服務。

提交高容量寬帶光纖基礎設施終將消除公共網絡中的最后一公里障礙，企業用戶在可以不受限制地訪問Internet的情況下,最終將享受到虛擬專用網絡、企業對企業電子商務和應用外包等下一代服務。

11.以太網的QoS

以太網交換ASIC（專用集成電路）可以根據第一層到第七層信息對幀或分組分類。這就可以確切了解幀或分組屬于哪個應用或會話，然后能夠在逐個應用或流量的基礎上實施帶寬管理或帶寬分配。這種智能通常稱為基于策略的服務質量(QoS)，通過這種智能，集中策略管理程序可以維護與客戶、應用及相應服務水平協議(SLA)有關的所有必要細節。

通過先進的QoS，可以為客戶提供一條物理以太網連接，不管物理速率是多少(10/100/1000/10000Mbps)，都可以在硬件中采用速率整形功能，確切地提供客戶所需的帶寬數量。此外，現在可以在一條物理管道中，在逐個應用或流量的基礎上應用優先處理功能，而不像當前SONET/ATM網絡那樣需要單獨的時隙或虛擬連接。這實現了極高的擴充能力，而這在現有的技術中是不可能實現的。同時，可以預計在以太網中將實現下一次增長浪潮。

QoS已經得到各個標準機構的支持，如IETF、ITU等，因為它使得以太網能夠在現有技術上運行。為支持SONET/SDH上以太網協議，IETF(RFC2878：橋接控制協議)和ITU已經標準化一個可互換的規范，可以透明地傳輸嵌入VLAN標記、且標記保持不變的以太網幀。

然而，萬兆以太網并不僅僅是提供了更大的管道?；诓呗缘腝oS是其另一個基本組成部分，ExtremeNetworks以有效的方式提供了這種功能。

QoS對萬兆以太網如此重要的原因是：因為萬兆以太網在初期可能會部署在過量使用的鏈路上，這些鏈路要求多得多的帶寬。未經檢查的過量使用(在QoS缺乏或不足時)幾乎是達爾文式的吞吐量方法。例如，帶寬密集型UDP/IP業務一般會消耗大量的帶寬資源，而TCP/IP業務則獲得較低的優先權，迫使會話速度大大降慢或超時?；诓呗缘腝oS允許城域網供應商在提供的特級服務中，設置和強制實施嚴格的業務門限，有效地防止這種問題。服務配置嚴格遵守SLA，而不會影響其它服務。然而，這一規則有一個例外，即如果存在沒有使用的帶寬容量，那么可以為需要帶寬的任何其它服務提供多余的帶寬。這要遠比SONET時分復用(TDM)方法經濟實用，SONET時分復用強制配置固定數量的帶寬，如果不使用這些帶寬，就會造成帶寬浪費。Extreme基于策略的QoS功能還有一個優點，即它允許分片為客戶提供城域以太網帶寬。

通過在萬兆位鏈路上采用Extreme基于策略的QoS，可以簡便地開通對時間敏感的業務，如IP語音(VoIP)、流式音頻和實時視頻，這些應用對時延和抖動都特別敏感。通過Extreme技術，這些應用可以獲得所需的處理?；诓呗缘腝oS對傳統的客戶應用同樣非常關鍵，這些應用的最初目標并不是擴展到企業中，如IPX數據庫。當然，這并沒有阻止企業推動這些以太網應用，這些應用一般都遠遠超越原始局限，提供了關鍵事務型數據。通過支持Extreme基于策略的QoS，城域網供應商可以幫助客戶實現商業目標。Extreme在每個端口上提供了八個基于優先權的隊列。這可以以特級價格為特級客戶提供特級服務。根據每MB價格，各種客戶在網絡上被分隔開來，分別獲得自己購買的相應服務。另一個非常重要的功能是能夠根據預定的DiffServ代碼點重新映射分組，這也稱為“著色”?；旧?，著色技術自動強制實施服務水平協議，從而防止客戶超越優先權，濫用訪問權限。這超出了實施端到端QoS的范疇?！救耐辍?/FONT>