四种最新城域电信级以太网技术

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近来，电信级以太网的发展步伐加快，一些新型电信级以太网技术已经具有硬QoS能力和电信级网管能力，正逐渐具备公用电信网所要求的必备功能和性能。 

近来，电信级以太网的发展很快，一些最新的技术解决方案已经具有硬QoS能力和电信级网管能力，已能提供50ms的保护倒换时间，有些技术还采用了数字包封器，利用前向纠错（FEC）和同步技术来改进系统性能，延伸传输距离。简言之，一些新型电信级以太网技术正逐渐具备公用电信网所要求的必备功能和性能。下面是几种最新的城域电信级以太网技术。

EAPS以太网自动环保护系统

以西门子提出的以太网环保护（ERP）为代表的以太网自动环保护系统（EAPS）是一种新的低成本电信级以太网解决方案。这种技术解决方案在现有标准以太网硬件基础上，结合应用Q in Q封装和增强的QoS能力，提供了一种低成本电信级以太网技术。其最大的特点是只需要在现有以太网上进行软件升级即可，因此成本最低，与传统以太网的兼容性最好。其次，ERP可以提供50ms的电信级保护倒换时间，有两种故障检测模式。第一种是告警模式（快速模式）。第二种是抽样模式（检测包模式），这种方式的实时性不如告警模式，但也很不错。再有，ERP可以与传统以太网和MPLS（多协议标记交换）的保护机制实现互操作。

与其他保护机制的最大不同是，ERP可以为组播业务提供保护而无需在环上分配额外的容量，环上的所有容量都可以用来承载受保护的组播流量。

简言之，这种低成本电信级以太网技术最适合承载流量较小、方向固定的业务，例如大客户VPN和软交换等。结合仔细规划的限速功能后也可承载公众上网业务和IPTV组播业务。然而，这类技术并没有完全摆脱Q in Q的局限性，QoS与STP相当，环上的远端节点经过调度次数多，丢报概率大，QoS难以保证，扩展性受限。其次，EAPS只能环形组网，灵活性受限。而且这类技术也不具备公平性算法，不太适合宽带上网等流量大、突发较强的业务，容易存在设备间带宽不公平占用问题。最后，为了规避专利，目前这类技术各厂家的实现方法不同，实现互操作困难。

MAC in MAC和PBT

MAC in MAC封装遵循IEEE 802.1ah标准。其基本思路是将用户的以太网数据帧再封装一个运营商的以太网帧头，形成两个MAC地址。其中用户的MAC地址存储在运营商的以太网帧中，核心网并不清楚，只根据运营商的MAC地址转发流量。

在MAC in MAC封装的基础上，只需要作少量改动，关掉以太网的生成树和MAC学习功能，增强一些电信级OAM功能，利用现有以太网硬件就可以提供新的转发功能，将无连接的以太网改造为面向连接的隧道技术，提供具有类似SDH可靠性和管理能力的硬QoS和电信级性能的专用以太网链路，这就是所谓的PBT技术。PBT技术的主要特点为:

● 扩展性好。关掉MAC学习功能后，可以消除导致MAC泛洪和限制网络规模的广播功能。

● PBT采用VID+MAC(60比特)地址作为全球惟一地址和基于目的地地址的转发，从而消除了业务扩展性限制，使网络具有几乎无限的隧道数目（260个）。

● PBT转发信息不再依靠传统的泛洪和学习，而是由网管/控制平面直接提供，从而可以为网络提供确知的通道，无需超额指配网络容量就能提供硬QoS，实现带宽预留和50ms的保护倒换时间。

● 作为二层隧道技术，PBT可以与现有WAN技术互通，不仅能支持各种以太网业务，而且还能支持各种基于MPLS的业务，包括二层的VPLS和虚拟伪线业务以及三层的IP VPN业务等，具有相当的业务灵活性。

● 由于PBT技术屏蔽了用户的真实MAC，安全性较好。

● PBT使用了大量IEEE和ITU定义的网管功能并将这些功能从物理层或重叠的网络层移植到数据链路层，使其能基本达到类似SDH的电信级网管功能。

简言之，PBT技术结合了以太网和MPLS的优点，为城域网提供了一种新的、扁平化的、低成本的融合架构，避免过度依赖IP/MPLS核心。支持这类设备的主要有北电和华为等公司。

然而，由于PBT存在N平方问题，需要大量连接，管理难度加大。其次，PBT只能环形组网，灵活性受限; PBT不具备公平性算法，不太适合宽带上网等流量大、突发较强的业务，容易存在设备间带宽不公平占用问题。并且，由于PBT和MAC in MAC多了一层封装，在硬件成本上必然要付出相应的代价。

VPLS虚拟专用局域网服务

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。从用户角度，仿佛所有站点都连至一个专有LAN。从业务提供者角度，可以重新利用IP/MPLS基础设施来提供多种业务。VPLS基于MPLS，采用两层MPLS标签封装，独立于具体物理拓扑，且能支持任意的逻辑拓扑结构，具有较高的组网灵活性，还可以利用MPLS的流量工程实现资源配置的最佳化; VPLS利用快速重选路由（FRR）技术代替以太网的生成树和快速生成树保护，可以实现50ms的保护倒换时间; VPLS还支持2/3/4层可扩展的访问控制列表能力和每用户的ACL控制，提供了较安全的控制和策略机制; VPLS具有良好的二层汇聚能力，支持的用户数量突破了传统以太网的4096个VID的限制; VPLS提供分层的VPLS,进一步改进了扩展性，使用户数可扩展到百万级; VPLS能够区分并保证每用户中的不同业务流量，网络业务配置简单，业务提供快; VPLS还具有清晰的运营网和用户网间的界限，便于管理。简言之，VPLS在服务质量和流量工程方面比MAC in MAC更好，很适合网络边缘层的应用。

然而，VPLS在二层设备上采用复杂的三层协议建立信令，设备成本和网络成本相对较高。其次，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。最后，采用双MPLS标签增加了协议开销，导致转发小包时效率不高。

但是，对于IPTV等新型高级业务需求较为强劲的大型城域网而言，它依然是一个有前瞻性的技术选择，特别是核心网部分。

RPR弹性分组环

RPR遵守IEEE 802.17标准，标准化程度较高，属于中间层增强技术，将IP包通过新的MAC层送入层1数据帧内或裸光纤上，无需进行包的拆分重组，提高了交换处理能力，改进了性能和灵活性。

一方面，RPR简化了数据包处理过程，可以将非落地IP包直接前转，明显提高了交换处理能力，对分组业务最佳。另一方面，RPR又能确保电路交换业务和专线业务的服务质量，特别是50ms的保护倒换时间。RPR具有自动拓扑发现能力，采用一种类似OSPF但工作在第二层的触发式协议，可以自动识别任何二层拓扑变化，增强了自愈能力，并支持即插即用。RPR可以有效支持两纤双向环拓扑结构，可以在环的两个方向上动态地统计复用各种业务，同时还能按每个用户每种业务为基础保留带宽和服务质量，从而最大限度地利用光纤的带宽，简化网络配置和运行，加快业务部署。RPR 还具有较好的带宽公平机制和拥塞控制机制。

从成本上看，RPR成本介于SDH和千兆以太网技术之间，数据接口越多，其成本越接近千兆以太网，反之则趋近SDH。总的看，这类技术最适合数据业务量占主导，而TDM业务量也需要可靠有效支持的应用场合。鉴于RPR具有很好的汇聚特性和优化的数据接入能力，最适合于城域网的接入层应用，特别是以太网业务带宽需求占绝对优势的场合。

然而，RPR需要新增一个MAC层，不能采用标准MAC交换芯片，必须采用RPR交换芯片或厂商专有ASIC，系统成本较高。其次，RPR只能支持环形组网，灵活性受限。第三，由于RPR没有跨环标准，单个环的RPR信息无法跨环传递，独立组大网的能力较弱，无法实现相切环、相交环、环带链等复杂的网路拓扑，不能提供端到端业务。最后，RPR使用共享接入方法，而且本质上也只有一层MAC地址转发，缺乏层次化的地址结构和用户地址隔离，其网络和业务扩展性受限。到目前为止，RPR标准的市场接受程度不高。

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EAPS（以太网自动环保护系统）

成本最低，与传统以太网的兼容性最好。适合承载流量较小、方向固定的业务。缺点是扩展性和灵活性有限，QoS与STP相当。

MAC in MAC和PBT（Provider Backbone Trunk）

PBT技术结合了以太网和MPLS的优点，为城域网提供了一种新的、扁平化的、低成本的融合架构，避免过度依赖IP/MPLS核心。缺点是管理难度大，灵活性有限，硬件成本较高。

VPLS（Virtual Private LAN Service，虚拟专用局域网服务）

在服务质量和流量工程方面比MAC in MAC更好，很适合网络边缘层的应用。缺点是设备成本、网络成本和运营管理成本相对较高。

RPR（弹性分组环）

具有很好的汇聚特性和优化的数据接入能力，最适合于城域网的接入层应用，但到目前为止，RPR标准的市场接受程度不高。 (ccw)