電信級以太網業務及技術

摘要：電信級以太網(CE)泛指運營商基于以太網技術向用戶提供標準化的具有良好可擴展性、可靠性、可管理性和服務質量(QoS)保證的電信級傳送業務，其重要特征是實現技術的多樣性。增強以太網技術以提高可擴展性為其首要目標，擴展傳統以太網橋技術的最新的PBB-話務工程(PBT)代表了CE的技術發展方向。多協議標記交換(MPLS)技術基于標記交換路徑為CE提供可靠的偽線連接，它和運營商骨干網橋(PBB)技術的結合是CE演進的重要方向之一。光環網技術充分利用已有的光傳輸網絡基礎設施，是CE最為經濟有效的實現方法。未來發展方向是在保持簡單性和經濟性的基礎上著力加強操作、管理、維護(OAM)功能和控制平面功能。

關鍵詞：電信級以太網(CE)；業務模型；運營商網橋網絡；多協議標記交換網絡；光環網

Abstract: Carrier Ethernet (CE) is an inclusive term standing for any operator provided and Ethernet technology based standardized carrier grade transport services with good scalability， reliability， manageability and Quality of Service (QoS) guarantee. One of its important characteristics is the diversity of its implementation techniques. Targeting to the improvement of scalability， the enhanced Ethernet technology extends the traditional Ethernet bridging technology with PBB-Traffic Engineering (PBT) as the representative development direction of CE. Multi Protocol Label Switching (MPLS) provides CE with reliable pseudo wire connection based on label switched path. In particular， the combination of MPLS in conjunction with Provider Backbone Bridge (PBB) is one of the important directions in the CE evolution. Taking full advantage of the existing infrastructure of optical transmission networks， the optical ring networking technology exhibits itself as the most economic implementation scheme of CE. The future development will focus on the enhancement of Operation Administration Maintenance (OAM) and control plane functions with the premise that CE keeps to be simple and inexpensive.

Key words: Carrier Ethernet (CE); service model; provider bridged network; MPLS network; optical ring networking

1 電信級以太網提出背景

隨著Internet和基于IP的下一代網絡的迅速發展，IP網絡已經成為多業務寬帶信息通信網絡基礎設施，包括話音、視頻在內的各種通信應用都以IP數據包的方式在網絡中傳遞，通信網已經從以話音業務為主轉為以數據業務為主，用戶對于接入帶寬的需求正日益快速地增加。長期以來，面對寬帶數據業務的需求，運營商通常采用數字數據網(DDN)、幀中繼、異步傳輸模式(ATM)等技術部署其數據網絡，這些技術服務質量高、安全性好，可以很好地為企業用戶提供專線服務。但是，在以IP為核心的下一代網絡環境中，這些技術顯得靈活性不夠、成本較高，尤其是難以延伸到用戶端，隨著廠商在這些技術上的投入日益減少，其運行維護和擴容升級等成本將更加昂貴。為此，運營商迫切需要一種適于多業務IP網絡環境的靈活高效的寬帶傳送技術，要求具有良好的技術經濟性，能在大規模網絡上部署運行，而且對于用戶來說能夠即插即用。正是在這一背景下，業界提出了電信級以太網的概念。

眾所周知，以太網是計算機網絡中應用最為廣泛的一種局域網技術，以太網幀可以封裝任何協議數據，實際上大量攜帶的都是IP數據包。自從Internet問世以來，以太網就是IP網絡的第一級匯聚網絡，互聯網工程任務組(IETF)定義了大量的技術規范使得用戶主機可以方便地經由以太網接入Internet，以太網的廣播特性極大地簡化了用戶自動發現、地址聚合、可靠接入的實現。

以太網技術的突出優點是易于使用、成本低、靈活性好。以太網通過全球標準化的網絡接口提供服務，幾乎所有IP網絡設備和主機都裝備有以太網網卡。采用以太網技術聯網，對于用戶來說可以即插即用，對于運營商來說可以簡化網絡的運行、管理和配備。由于網卡價格低廉，設備、服務和運行成本低，用戶可以按需請求帶寬(如以1 Mb/s為單位增加帶寬)，而且帶寬調整在幾分鐘內就可以完成，無需增添設備或求助運營商維護人員，因此采用以太網可以有效地降低運營商和用戶的建設成本(CAPEX)和維護成本(OPEX)。以太網技術還可以靈活地為用戶提供各種聯網服務，例如：企業用戶通過同一個以太網接口既可以經由內聯網虛擬專用網(VPN)連接不同地理位置的子網，也可以經由外聯網VPN和合作方或供應商連接，還可以實現和因特網服務提供商(ISP)的高速連接。

當然，以太網原本是針對局域網環境設計的，是面向企業網應用的“企業級”技術，要將其應用于面向公眾用戶的運營商網絡，必須在安全性、可擴展性、可管理性等諸多方面加以改進，使之具有“電信級”的性能。正是出于這樣的考慮，于2001成立的城域以太網論壇(MEF)組織提出了將增強以太網技術用于城域網的思路，提出了城域以太網的概念。從2005年開始，又將其改稱為電信級以太網(CE)，以進一步明確是在運營商網絡中應用的以太網技術。

MEF將CE定義為具有5大技術特征、區別于局域以太網、標準化的、泛在可用的電信級服務和網絡。它可利用以太網的成本優勢獲得顯著的效益，為企業提供新的分布式應用并能快速部署。其所有網元應該通過認證測試，不但能為本地用戶，而且能為全球范圍的所有用戶提供服務，其用戶包括企業、商業客戶和家庭端用戶。雖然它是針對城域網應用提出的，但是其概念和技術也同樣適用于廣域網，許多運營商正在探索作這樣的嘗試，積累這方面的經驗。

由此可知，CE包括業務和技術兩個方面。其中，CE業務面向用戶，獨立于所使用的技術，由MEF負責定義。CE技術面向網絡，由電子電氣工程師協會(IEEE)、國際電信聯盟電信標準化部門(ITU-T)、IETF等組織提出，提供所定義的CE業務。特別需要指出的是，CE技術并不是專指某種特定的網絡技術，任何技術只要滿足MEF所定義的CE技術特征，都屬于CE技術的范疇，運營商可以根據業務需求、網絡環境、部署成本、已有設施等多種因素考慮，決定采用哪一種CE技術。

MEF定義的CE的5大技術特征分別是[1]：

標準化的業務：支持MEF定義的E-Line、E-LAN和E-TREE業務，提供透明連接專線連接、虛擬專線連接、局域網(LAN)互聯和多播分發；經由標準化設備提供本地和全球泛在服務；無需改變客戶LAN設備或網絡，包容時間敏感、時分復用模式(TDM)、信令等已有網絡各種連接；適用于融合語音、視頻和數據網絡；對于帶寬和服務質量及其顆粒度可有多種選擇。

可擴展性：允許多達幾百萬用戶使用網絡業務，以滿足包含語音、視頻和數據的各類通信和娛樂應用的需要；可經由不同業務提供商的各種物理基礎設施跨越接入、城域、中國直至國際網絡提供業務；帶寬可從1 Mb/s直至10 Gb/s以上，且可按照一定增量逐步遞增。

可靠性：網絡具有異常事件檢測能力，并能在不影響用戶的情況下自動恢復；滿足最需要的質量和可用性要求；50 ms快速故障恢復時間。

服務質量(QoS)：帶寬和服務質量及其顆粒度的多種選擇；和融合商業網絡和住宅網絡語音、視頻、數據應用相匹配的端到端傳遞性能的服務等級協議(SLA)；根據SLA配置以提供基于承諾信息速率(CIR)、幀丟失率、時延以及時延抖動指標的端到端性能。

可管理性：采用獨立于設備廠商的標準技術監視、診斷和集中管理網絡；電信級操作、管理、維護(OAM)；快速業務配置。

2 電信級以太網業務

2.1 CE業務模型

CE業務[2]基本模型如圖1所示。圖中，城域以太網(MEN)泛指基于以太網技術構建的運營商網絡(即CE)，包括城域網和骨干網。和通信網一樣，MEN也有用戶-網絡接口(UNI)和節點-節點/網絡-網絡接口(NNI)之分，客戶設備采用10 Mb/s、100 Mb/s、1 Gb/s、10 Gb/s以太網接口通過UNI接入網絡，運營商通過UNI向用戶提供CE業務。MEN內部可能采用同步光纖網(SONET)、密集波分復用(DWDM)、多協議標記交換(MPLS)、通用幀協議(GFP)等不同的傳輸技術支持這些業務，但是從用戶的角度看，UNI用戶側的網絡連接始終是以太網。

和IP網絡一樣，CE也是一個提供全球連接的分組網絡，其差別在于IP網絡是提供任意兩個主機之間的全球連接，CE則是對預先設定的不同網絡接口提供全球連接，以在廣域范圍內構建眾多專用以太網，如圖2所示。因此，所謂CE業務就是在指定的UNI之間建立連接，這些連接統稱為以太網虛連接(EVC)，即UNI之間可以統計復用的邏輯通道，相當于幀中繼和ATM中的永久虛連接(PVC)。

EVC的功能是連接多個用戶站點(即UNI)，使以太網業務幀在這些站點之間傳送，同時阻止和不屬于該EVC的站點之間的數據通信。幀傳送的基本規則是發出的業務幀決不會回傳至始發UNI，且在傳送過程中幀的媒體接入控制(MAC)層地址和幀的內容不會改變。EVC的不同連接形態決定了CE業務的類型。

2.2 CE業務分類

MEF定義了3類CE業務：E-LINE、E-LAN和E-TREE。E-LINE是最簡單的基本業務類型，對應于EVC的點到點連接形態，常稱為專線業務，可以傳送任何Ethertype定義的分組類型。E-LAN提供局域網的單播、多播、學習和IP分組傳遞能力，對應于EVC的多點到多點連接形態，其多播的實現充分利用了以太網固有的技術特點。E-TREE是E-LAN的簡約形式，數據幀由一個特定的源點多播至所有的目的地點，對應于EVC的多點到多點連接形態，其典型應用是至家庭用戶的視頻廣播以及接入網絡中提供各用戶之間的2層隔離。上述每一種連接可以是針對整個UNI端口的，也可以是針對UNI中的某個虛擬局域網(VLAN)的，據此可將每一類業務再劃分為“專用”和“虛擬專用”兩個子類，例如以太網-專線和以太網-虛擬專線業務。

MEF按照“類型-屬性-參數”的方式來描述每個特定業務的特性，共定義了以下9個屬性，每個屬性可包含多個參數：以太網物理接口，物理媒體、速率、傳送模式和MAC層類型；帶寬參數，UNI/EVC/服務類別的承諾速率和超量速率；性能參數，可用性、幀時延、幀抖動、幀丟失率；服務類別(CoS)，按照不同標準劃分的服務類別；業務幀傳遞，允許傳遞的幀類型及其允許接入的UNI；VLAN標簽支持，VLAN標簽支持能力及標簽處理方式；業務復用，UNI是否支持多個EVC；綁定，用戶VLAN標記至EVC的多對一映射；安全過濾器，接入篩選控制。

通過類別-屬性-參數的組合，可以定義眾多不同的業務實例，每個業務實例的數據幀由一個EVC傳遞。

3 電信級以太網技術

可擴展性是電信級以太網技術首先需要解決的重要問題，即如何使運營商網絡能夠支持大量并存的CE業務實例。對于企業應用來說，大型城域網應能支持數萬個EVC，跨越廣域網應能支持數十萬個EVC；對于家庭應用來說，大型城域網通常需支持數十萬至數百萬個EVC；對于E-LAN業務來說，大型城域網應能支持數萬至數十萬個MAC層地址，跨越廣域網的全球應用應能支持數十萬至數百萬個MAC層地址。另一個重要的問題是必須使CE具有局域以太網所沒有的可靠性和OAM能力。

根據上述要求，IEEE、IETF和ITU-T分別以以太網技術、MPLS技術和光傳輸技術為基礎，提出了多種電信級以太網技術，大體上可分為增強以太網技術、MPLS技術和光環網技術3大類。同時，還提出了針對電信級以太網的OAM技術。

3.1 增強以太網技術

這是IEEE的技術思路，主要基于VLAN技術，并通過層次化結構、簡化橋接處理等方法增強以太網的可擴展性，使其可應用于運營商網絡。其技術演進路線是：802.1(Ethernet，普通以太網)-->802.1Q(VLAN，虛擬局域網)-->802.1ad(PB， Q in Q)-->802.1ah(PBB，MAC in MAC)-->802.1Qay(PBB-TE)，圖3示出各種標準對應的幀格式。

應用于局域網的普通以太網是一個共享媒體，網橋是其實現互聯和數據轉發的主要技術。通過運行生成樹協議(STP)建立連通所有網橋的無環路的最小生成樹，網橋通過MAC地址學習過程建立至各節點的轉發表，沿著該生成樹將單播或多播數據幀送達目的地節點，獲得零配置的即插即用能力，這樣的網橋常稱為透明網橋。普通以太網的幀格式如圖3(a)所示，數據根據用戶目的MAC地址(C-DA)轉發，所有端設備通過LAN互相連通，構成一個單一的廣播域。

為了能隔離不同的用戶群，提供通信安全，802.1Q引入了VLAN[3]。如圖3(b)所示，其幀格式中增加了C-Tag標簽，該標簽由源端網橋添加，其中包含用戶VLAN標識(C-VID)，所有網橋只允許數據幀轉發至VLAN配置和標簽相同的端口。這樣，一個物理網絡可被劃分為互相隔離的多個廣播域，只有屬于同一VLAN的端設備才能互發數據；而且網橋學習時數據幀只需要在一個VLAN范圍內洪泛，可有效地減少網絡帶寬消耗。該協議設計目標是用于中型規模的LAN，因此C-VID的長度定為12 bits，即最多只能定義4 096個VLAN。

引入VLAN后，運營商只要為每個CE用戶分配一個不同的C-VID，就可以利用網橋網絡為不同的用戶提供電信級以太網服務了，例如為多個企業提供LAN互聯業務。但是，由于C-VID是用戶自行決定的，為了避免沖突，運營商必須對用戶VLAN-ID的分配進行協調，這將增加系統運行的復雜性。為此，802.1ad引入了VLAN堆棧的概念[4]，在幀格式的C-Tag之前再增添一個S-Tag標簽，其中包含供運營商網絡使用的業務VLAN標識(S-VID)，如圖3(c)所示。由于有兩個標簽，因此又稱為Q in Q標準，相應的運營商網絡稱為運營商網橋網絡(PBN)。在PBN中，網橋根據S-Tag轉發數據幀，S-Tag對應于CE業務實例，C-Tag不起作用，不同業務實例的C-Tag可以相同。當數據幀進入PBN時，由入口邊緣網橋添加S-Tag，離開PBN時，由出口邊緣網橋刪除S-Tag。

上述VLAN堆棧技術使用戶域的C-VID和運營商域的S-VID互相獨立，但是仍然沒有解決CE的可擴展性問題，因為S-VID的長度仍然是12 bits，即最多只能支持4 096個業務用戶，限制了運營商網絡的服務規模，影響其收入。另外，盡管S-Tag是業務實例的唯一標識，PBN網橋轉發時仍然必須學習C-DA，由于端用戶數量極大，這也限制了運營商網絡的可擴展性。為此，802.1ah引入了運營商網絡的分級結構[5]，在PBN之上再加一級運營商骨干網橋網絡(PBBN)，相應地在幀格式中再添加一個I-Tag標簽，如圖3(d)所示，對應于PBBN中的業務實例，該標簽中包含的業務標識(I-SID)的長度為24 bits，即PBBN可以提供多達約1 600萬(224)個CE業務實例，解決了業務實例的可擴展性問題。進一步，在I-Tag之外又添加了B-DA、B-SA和B-Tag這3個字段。其中，B-DA和B-SA分別是PBBN出口和入口邊緣網橋的骨干MAC層地址，需要注意的是，骨干MAC層地址是由運營商分配的，獨立于用戶MAC層地址。當數據幀進入PBBN時，由入口邊緣網橋確定并添加這兩個字段，于是在PBBN中轉發數據時只需學習骨干MAC層地址即可，不需要學習用戶MAC層地址。由于邊緣網橋的數量有限，因此它解決了MAC層地址學習的可擴展性問題。B-Tag是PBBN內有效的VLAN-ID，長度為12 bits，其作用是將PBBN進一步劃分為多個廣播域，以提高帶寬利用率，并可藉此實現PBBN的網絡負荷分擔。PBBN入口邊緣網橋首先學習數據幀的C-DA和C-SA，確定B-DA和B-SA，再根據C-Tag/S-Tag映射得到I-Tag，最后將I-Tag綁定至B-Tag中，PBBN中的網橋將根據B-DA和B-Tag進行數據轉發。由于幀格式中有兩層MAC地址，因此802.1ah又可以被稱為MAC in MAC標準，實際上PBBN本身還可以分級，即可以有多層MAC層地址，因此它有效地解決了CE的可擴展性問題。

上述運營商骨干網橋(PBB)技術解決了可擴展性的問題，但是數據轉發還是無連接模式。為了提高QoS性能，IEEE又在其基礎上作少量改動，提出了PBB-話務工程(PBB-TE)技術，簡稱PBT，即802.1Qay標準[6]。它保留MAC in MAC幀格式，但是關掉了以太網的生成樹和MAC地址學習功能，通過建立面向連接的隧道進行數據轉發，并增強一些電信級OAM功能，從而提供具有類似同步數字體系(SDH)可靠性和管理能力的硬QoS和電信級性能的專用以太網鏈路，將無連接的以太網改造為面向連接的網絡，實現以太網上端到端的業務提供和管理功能。

由于PBT數據轉發功能不再依靠傳統的泛洪和學習過程，而是由網管或控制平面直接提供，一方面消除了未知地址泛洪的廣播功能，進一步提高了網絡的擴展性，另一方面，將大量IEEE和ITU定義的物理層或網絡層網管功能移植到數據鏈路層，使鏈路無需超額指配容量就能提供硬QoS，可實現帶寬預留和50 ms的保護倒換時間，基本達到了類似SDH的電信級網管功能。另外，作為二層隧道技術，PBT可以與現有WAN技術互通，不僅能支持各種以太網業務，而且還能支持各種基于MPLS的業務，包括二層的VPLS和偽線業務以及三層的VPN業務，具有相當的業務靈活性。在具體部署時，可以通過B-Tag的劃分，使PBBN內部的一部分VLAN采用PBB，另一部分采用PBT，實現兩種技術的組合。

目前的PBT技術主要是基于靜態預配置方式實現面向連接的數據轉發，隨著網絡規模的增加可能會產生N平方問題，因此，IETF正在考慮在其上引入G-MPLS作為控制平面。

3.2 MPLS技術

MPLS的重要技術特點是支持無連接和面向連接技術的有機結合，既可以利用靈活的三層路由協議建立和維護IP數據包傳送路徑，又可以重用幀中繼、ATM、以太網等各種二層交換技術快速轉發數據包。十多年來，各國通信界投入大量的資金開發和完善該項技術，使其不但可提供電信級QoS，而且具有良好的可擴展性，已成為公認的核心網絡的主流傳送技術。MPLS支持大規模網絡路由、資源預留、VPN、話務工程(TE)等傳送功能，支持跨地區、跨運營域組網，許多功能是以太網沒有的，要重新開發并達到同樣的技術成熟度至少要花費數年的時間。因此，上述PBB等以太網網橋技術不可能替代MPLS技術，兩者是互補的關系，以太網網橋技術作為有效的接入和城域網傳送技術，MPLS作為更大范圍的核心網傳送技術，兩者互相配合完成數據幀在廣域范圍的端到端傳遞。

就電信級以太網技術而言，所用到的MPLS技術主要是虛擬專用LAN業務(VPLS)、層次化VPLS(H-VPLS)和傳送MPLS(T-MPLS)技術。

VPLS是IETF提出的技術標準[7]，它利用MPLS的二層VPN技術構建虛擬以太網，連接位于網絡邊緣的多個站點，是點到點二層VPN虛擬專線業務(VPWS)的擴展。VPLS可以視為由一組互聯的虛擬交換實體(VSI)組成的一個邏輯橋接廣播域，每個VSI類似于802.1Q定義的橋接功能，根據目的MAC地址和二層VPN成員標識轉發數據幀，未知地址幀、廣播幀和多播幀則洪泛至VSI的所有端口。

H-VPLS是對于VPLS的擴展，旨在改進其可擴展性。它將MPLS網絡分解成一個核心網和若干個通過核心網互聯的接入域，核心網的邊緣設備稱為網絡提供商邊緣設備(nPE)，接入域和用戶接口的邊緣設備稱為用戶邊緣設備(uPE)。uPE只需要學習本地的nPE設備，通過偽線建立與后者的連接，全網狀的VPLS互聯僅發生在核心網的nPE之間。進一步，還可以將核心MPLS網絡分解成若干個VPLS子網，各子網內部網狀互聯，子網之間通過偽線連接，這樣可有效地降低網絡的復雜度，減少多播的開銷。

將以太網橋接技術和H-VPLS技術結合起來，可以提供經濟技術性能良好的電信級以太網解決方案。此時，在接入域可采用802.1Q、802.1ad或802.1ah技術。

T-MPLS是ITU-T針對電信網絡需求制定的面向連接的MPLS分組傳送網絡標準，其功能是為各種業務網絡提供可管理的點到點二層連接[8]。和一般的MPLS相比，兩者具有相同的標記結構以及標記交換和轉發機制，但是T-MPLS對傳送功能作了簡化：不考慮無連接傳送模式，去除無連接的基于IP的轉發，省略了所有的三層功能，盡可能地簡化控制平面的功能，以降低網絡建設成本和維護成本。另一方面，增加了端到端的OAM和性能監測功能，其標記交換路徑(LSP)設定為雙向對稱通道，和通信網絡保持一致，具有類似于SDH通路的較長的時間穩定性，可以實施類似SDH中的保護倒換和OAM機制，并已定義線型和環型保護標準，使網絡具有良好的操作維護性和保護恢復能力。和PBB-TE相同，目前T-MPLS采用基于預配置的業務管理方式，未來會引入G-MPLS作為控制平面。

T-MPLS標準的制定在很大程度上參考了現行電路交換網絡的架構，采用同樣的結構、管理和運行模型，有利于運營商實現其城域網和接入網由電路交換向分組交換的平滑演進。在技術上通過面向連接模式提高傳送性能，通過簡化協議和功能降低成本，通過增強OAM實現可管理性和可靠性。在業務上，支持各種業務網絡的數據分組化傳送，包括以太網數據幀的可靠傳送。因此，T-MPLS也是電信級以太網的一種重要技術。

3.3 光環網技術

以PBB/PBB-TE為代表的增強以太網二層技術是電信級以太網的重要技術基礎，它與MPLS傳送技術的結合是電信級以太網的技術發展方向，而以太網數據幀的物理傳輸主要采用各種合適的光傳輸技術。根據目前傳輸網絡的部署，從運營成本和可靠性考慮，基于SDH的各種光環網技術仍然是電信級以太網的重要傳輸手段。

最基本的光環網技術就是直接在已有的SDH系統上傳送以太網幀，主要包括兩項接入和封裝技術。中國提出的SDH鏈路接入協議(LAPS)技術[9]，采用簡化的高級數據鏈路控制(HDLC)封裝直接將以太網幀裝入SDH封包傳送。具體應用方式可以是：在SDH上配備以太網接口；在以太網交換機上配備STM-N接口；在SDH與以太網交換機之間配備EOS(SDH以太網傳送)轉接設備。另一種是由歐美廠商提出的GFP技術[10]，可以封裝多種類型的數據幀，在多種光傳輸技術上傳送。主要應用方式是以多業務傳送協議(MSTP)形式提供以太網業務。

彈性分組環(RPR)是一種高效的光傳輸技術[11]。其技術特點是：通過新增的MAC層可將業務數據直接送入物理層數據幀或裸光纖上，對于非落地的數據包可直接前轉，可有效提高交換處理能力，最佳適合分組數據業務，也能支持TDM業務；具有自動拓撲發現能力，50 ms的保護倒換時間，能確保電路交換業務和專線業務的服務質量；支持兩纖雙向環拓撲結構，可以在環的兩個方向上動態地統計復用各種業務，從而最大限度地利用光纖的帶寬，簡化網絡配置和運行。其成本介于SDH和千兆以太網技術之間，非常適于以太網業務帶寬需求占絕對優勢的城域網接入層應用。RPR的局限是只能支持環形組網，且沒有跨環標準，本質上也只有一層MAC地址轉發，缺乏層次化的地址結構和用戶地址隔離，其網絡和業務擴展性受限。

中國提出的多業務環(MSR)也是一個雙向對稱二纖環[12]，在繼承RPR技術優勢的基礎上，定義了可視作RPR MAC層優化版本的新的二層冗余協議，每個節點可以上下支路信號，并加入多種電信運營級的特征。其設計目標是以較低的成本改造或新建運營商網絡，構建電信級以太網多業務平臺(CESP)，既可支持以太網、千兆以太網、數字視頻廣播(DVB)、ATM、SDH分組傳送(POS)等業務支路，也可以像路由器一樣支持數據包的轉發，在保證QoS的前提下，以較低的成本解決包括數據、話音、視頻等多種業務的融合傳送，相當于一個多業務分插復用設備組成的環。它不僅能應用于環形拓撲結構，也支持鏈形、星形等拓撲，并且具有熱插拔、熱倒換和在線升級等功能。

MSR集傳輸和數據交換于一體，支持多業務的點到點、組播和廣播應用，解決了電信級以太網業務和TDM支路的傳送問題，實現了多個以太網和TDM在RPR上的傳送、保護、多播和性能監視，是電信級以太網的一項重要技術。

近年來業界開始研究采用以太網組環，與RPR相比，以太網環成本較低，兼容性更好，其中以太網自動保護交換(EAPS)技術是一種新的低成本電信級以太網解決方案[13]。EAPS針對環形以太網拓撲結構，提出簡單可行的線路故障保護方法，實現以太網環的自動保護。其幀結構采用Q in Q封裝，以適應電信級以太網的需要，節點仍然采用標準以太網硬件，只需進行軟件升級即可。它有兩種故障檢測模式：告警模式(快速模式)和環輪詢模式(檢測包模式)，環保護倒換時間小于1 s，通常可小于50 ms，其可靠性與SDH環相當。

EAPS技術成本低，與傳統以太網的兼容性好，適合于大客戶VPN和軟交換等承載流量較小、方向固定的業務。其局限性在于只能環形組網，靈活性受限；至遠端節點的轉接次數多，丟幀概率較大，擴展性受限。

3.4 OAM技術

以太網可以在多種不同的傳輸層上傳送，而且它的客戶層也是多種多樣的，非以太網的底層(如SDH)或高層(如IP)的OAM功能都不能替代以太網OAM的功能。為了在以太網層能確定EVC的連通性，有效地檢測并定位源于以太網層網絡內部的故障，度量網絡資源利用率及網絡性能，以根據與用戶簽訂的SLA提供業務，以太網層必需具有一個完全不依賴于任何客戶層或服務層的OAM機制，這點對于電信級以太網至關重要。

IEEE、ITU-T和MEF密切合作制訂以太網OAM標準，已經成熟的標準就是IEEE的802.1ag[14]和ITU-T的Y.1731建議[15]。它們在以太網中引入分級維護域的概念，最多可有8級維護域，分別由客戶、網絡運營商、業務運營商等獨立負責維護，但采用的OAM機制完全相同。

以太網OAM包括兩方面的功能：故障管理和性能監視，前者指的是各種故障條件的檢測、驗證、定位和通告，后者指的是丟幀、時延、抖動等不同性能的測量。IEEE標準的主要內容是故障管理，包括連通性校驗、環回測試、鏈路跟蹤和遠端故障指示；ITU-T標準除了上述功能外，還定義了多種其他的OAM功能，包括告警指示信號、鎖定信號、測試信號、自動保護交換、維護通信信道、丟幀測量、幀時延測量和吞吐量測試。

4 電信級以太網發展方向

電信級以太網研究的進一步工作可包括：

可擴展性：包括MPLS技術的擴展性改進、802.1ah改進、VPLS/802.1ah互通以及系統軟硬件擴展性改進。

確保電信級質量的標準和技術：包括QoS、OAM、高可用性、話務工程、快速重路由等。

網管系統和控制平面：目前IETF和IEEE正在研究新的統一的控制平面技術，取代傳統以太網的STP機制，一種可能的選擇就是將GMPLS作為控制平面信令的基礎。

CAPEX和OPEX分析：力圖使CE在增加新功能的同時，依然保持其簡單性和經濟性。

更多的CE業務：除了已有的E-Line、E-LAN和E-Tree外，根據用戶需求提出更多的能快速配備、具有良好靈活性和可靠性的業務。

對于運營商來說，至關重要的是面對眾多的CE技術，必須綜合考慮成本(CAPEX和OPEX)、應用場景(新建網絡還是網絡擴容)、網絡已有技術、維護人員經驗、所需的業務、技術成熟度和易操作性、偏好的管理模式等多種因素，作出技術取舍的決策，確定符合其自身條件的差異化的最優技術解決方案。

5 參考文獻

[1] Metro Ethernet Forum. MEF 4—Metro Ethernet Network Architecture Framework， Part 1: Generic Framework [S]. 2004.

[2] Metro Ethernet Forum. MEF 6—Ethernet Services Definition: Phase 1[S]. 2004.

[3] IEEE 802.1Q. Virtual Bridged Local Area Networks[S] .2005.

[4] IEEE 802.1ad. Virtual Bridged Local Area Networks—Revision， Amendment 4: Provider Bridges[S]. 2006.

[5] IEEE P802.1ah/D.36. Virtual Bridged Local Area Networks， Amendment 6: Provider Backbone Bridges[S]. 2007.

[6] IEEE 802.1Qay Draft 1.1. Provider Backbone Bridge Traffic Engineering [S]. 2007.

[7] LASSERRE M， KOMPELLA V .Virtual private LAN services (VPLS) using label distribution protocol (LDP) signaling [R]. RFC 4762. 2007.

[8] ITU-T Rec. G8110.1. Architecture of Transport MPLS (T-MPLS) Layer Network [S]. 2006.

[9] ITU-T Rec.X.86. Ethernet over LAPS [S]. 2001.

[10] ITU-T Rec.G.7041. Generic Framing Procedure (GFP) [S]. 2005.

[11] IEEE 802.17. Resilient Packet Ring (RPR) Access Method and Physical Layer Specifications [S]. 2004.

[12] ITU-T Rec. X.87. Multiple Services Ring Based on RPR [S]. 2003.

[13] IETF RFC 3619. Extreme Networks' Ethernet Automatic Protection Switching (EAPS) Version 1 [S]. 2003.

[14] IEEE 802.1ag. Virtual Bridged Local Area Networks， Amendment 5: Connectivity Fault Management [S]. 2007.

[15] ITU-T Rec. Y.1731. OAM Functions and Mechanisms for Ethernet Based Networks [S]. 2006.

收稿日期：2008-09-16

作者簡介

糜正琨，南京郵電大學通信與信息工程學院教授、博士生導師，中國通信學會會士。目前主要研究方向是下一代網絡技術和異構網絡融合技術。曾獲江蘇省科技進步二等獎一項，信息產業部科技進步二等獎和三等獎各一項，已發表SCI、EI收錄論文30余篇，出版專著和國家級教材8部，申請國家發明專利4項。