1、引言
宽带城域网的产生是技术进步和市场竞争带来的新型的网络模式，是现代传输技术、数据通信技术和接入网技术融合的产物，与现有的电信网体系结构有着密不可分的联系。随着我国城市信息化建设步伐的加快，宽带城域网建设，已经成为了今后信息网络建设的热点和投资重点，并将成为我国电信网络运营商的市场竞争焦点。
在这种情况下，运营商开始寻找更先进的城域网技术来同时生成、传送新的业务和传统的业务，并对他们进行计费、管理，力求做到为新业务提供有充分质量保证的网络平台。在这样的背景下，城域以太网由于其成本低廉、带宽分配灵活、应用的广泛性等优势越来越受到业界的重视。
2、城域以太网的技术特点
目前从城域以太网技术的发展来看，城域以太网技术主要分成了两大流派：
（1）基于IETF的L2 MPLS VPN技术；
（2）基于IEEE的城域以太网技术。
2.1 基于IETF的L2 MPLS VPN技术
IETF通过MPLS技术来实现城域以太网，这是一种自上而下的解决方法。
目前许多运营商都已经采用了MPLS技术提供VPN业务，在MPLS网络上可以为用户提供二层VPN业务，透明传送用户的二层业务流。
MPLS二层VPN技术通过一个支持MPLS的第3层核心网络，为第2层会话提供了一种隧道机制。简单来说，MPLS L2 VPN就是在MPLS网络上透明传递用户的二层数据。从用户的角度来看，这个MPLS网络就是一个二层的交换网络，通过这个网络，可以在不同站点之间建立二层的连接。由于二层VPN提供的是二层连接，不关心用户的三层信息，因此它可以透明的传递各种三层协议，比如IPX、SNA等，这也是二层VPN相对于三层VPN的一个重要优势。
对于MPLS二层VPN，网络运营商负责向用户提供二层的连通性，而不需参与VPN用户的路由计算。这个MPLS网络仍然可以提供通常的IP、三层VPN、流量工程等其他服务，极大地节省网络建设的投资。
运营商通过MPLS二层VPN技术可以提供两类业务：虚拟租用专线业务（VPWS）和虚拟专用局域网业务（VPLS）。
VPWS是通过MPLS网络建立用户两个站点之间的二层连接，提供类似于租用专线的业务，它提供的是点到点的服务，不对用户的数据进行任何识别和处理，直接透传到另一端。
VPLS的解决方案实际上是对VPWS解决方案概念的扩展，它通过在PE上进行二层交换来实现虚拟LAN服务。VPLS架构规定使用PE路由器，每个VPN都可以独立地进行学习、桥接和复制。参与到服务中的PE路由器通过MPLS的标签交换路径（LSP）隧道的全网状结构连接在一起。多个VPLS服务可以共享同一组LSP隧道。PE之间可以采用LDP协议或MP-BGP协议来完成信令的交互。
L2 VPN的出现是MPLS VPN技术的一个新亮点。运营商和客户之间的责任明确，运营模式清晰，从而在一定程度上降低了运营商的运营成本。
2.2 基于IEEE的城域以太网技术
IEEE一直致力于以太网技术标准的制定，并通过对传统以太网技术进行扩展革新来实现城域以太网。
MAC-in-MAC（PBB，运营商骨干网桥接）是IEEE对城域以太网的重要贡献之一。MAC-in-MAC技术是在IEEE 802.1ah标准中提出的。IEEE 802.1ah标准在运营商网络的边界点将用户以太网帧之外再封装运营商的以太网帧头，从体系架构上将传统以太网革新为层次化的结构，从而避免了传统以太网的平面结构带来的MAC地址学习与泛滥、STP协议相互影响等安全隐患。
MAC-in-MAC技术主要具有如下优点：
（1）安全：由于在客户和网络提供商网络之间有一个清晰的分界点，从而显著增强了网络、服务和应用的安全性。
（2）稳定：服务提供商的网络现在更加稳定，它不仅与广播风暴分隔开来，还与可能在最终客户网络中创建的转发环路隔离开。
（3）运营的便捷：服务提供商可以规划自己的网络，而无需担心相关资源与客户重叠。
（4）运营成本的降低：MAC-in-MAC由于采用了二层技术，没有复杂的信令机制，因此设备成本、建网和运维成本较低。
除了MAC-in-MAC技术外，IEEE还正在以太网OAM、RTP等多方面对传统以太网协议进行着改造，从而推动以太网在城域范围内的应用。最近，为了解决流量工程问题，IEEE又开始对PBB-TE技术的研究以及标准化的制定工作。
3、城域以太网的发展前景及存在的问题
作为未来的城域承载网，城域以太网必须是一个多业务的承载网，它需要承载数据接入业务、IPTV业务、VoIP业务、3G业务以及大客户业务，要做到这一点，城域以太网必须要满足下面的要求：
（1）可运营可管理。城域以太网应能够为运营商提供一套方便的网络业务运营的管理手段，包括对用户的管理、对网元设备的管理、对网络资源的管理、对业务的管理等。
（2）具有有效的网络保护机制。城域以太网需要支持小于50ms的运营级弹性切换机制。
（3）业务安全。城域以太网支持保护流量不受恶意攻击，避免数据包的意外泄漏。
（4）具有良好的扩展能力，能够适应不同规模城域网的用户业务要求。
（5）具有良好的QoS机制，应能提供分类服务和确保最小带宽服务。分类服务可针对某种服务类型，提供不同级别的服务。将分类服务和确保最小带宽结合起来，可以限定某个用户的确保带宽，从而将用户不同的业务进行分类，提供差异化服务。
目前，与以太网相关的标准组织都在研究制定满足上述要求的以太网技术标准，并且已经有了很多成果。
目前，MEF（城域以太网论坛）、ITU-T、IETF都对城域以太网业务进行了定义，虽然各个标准组织的具体定义不同，但是从业务的提供方式上来说都是基本相似的（参见表1）。目前，城域以太网作为城域数据承载网所能提供的业务主要有三类：点到点业务、点到多点业务和多点到多点业务。点到点业务包括以太网专线和虚拟以太网专线，也就是说，业务可以专用或复用网络边缘接点的以太网端口；多点到多点业务包括LAN业务和虚拟LAN业务，在提供多点到多点业务时，城域网就像一个大的网桥，可以实现单播、组播和广播的转发；点到多点业务可以主要用于以太网接入汇聚，也可看作是多个点到点业务的结合。各种业务都可以通过裸光纤、WDM和TDM方式传输。在城域以太网中，多业务的承载将会通过上述三种业务方式的灵活结合来实现（参见表2）。
城域以太网要得到大规模部署，首先必须要在技术上解决传统以太网中存在的一些问题：
（1）用户数量的限制。在IEEE 802.1q中定义的VLAN数量是4096，而对于城域以太网运营商来说，仅仅发展4096个用户是远远不够的。IEEE针对这一问题制定了802.1ad（Q-in-Q）和802.1ah（MAC-in-MAC）标准，将用户VLAN和运营商VLAN分隔开来，从而很好地解决了这一问题。
（2）业务监控的问题。传统以太网缺乏内嵌的业务监控机制。以太网业务监控需要规定新的控制帧来实现。IEEE 802.1ag和ITU-T Y.1731都对以太网的OAM机制作了规定，这两个标准主要对以太网故障监控、性能监控的功能需求、实现机制以及相应的以太网控制帧做了定义。
（3）保护恢复机制。在传统以太网环境中，当出现链路中断时，要通过生成树算法进行处理，该算法可能需要数十秒才能实现网络的收敛；单一生成树只能允许一个无循环路径，可能会导致瓶颈的出现；此外，传统以太网也缺乏相应的机制将故障的网段/路径进行隔离。IEEE一直在对生成树算法进行着改进，已经制定完成了快速生成树和多生成树标准，目前IEEE正在研究制定适应城域以太网环境的新一代STP协议。在保护机制方面，ITU-T G.8031对以太网的保护倒换作出了规定，解决了点到点以太网线路的保护问题，但是对于点到多点、多点到多点业务的保护倒换还有待于研究。
（4）承载TDM业务。TDM业务是城域以太网承载的重要业务之一。MEF对城域以太网上的电路仿真业务（CES）做了专门的规定，这将能使城域以太网运营商可以向城域以太网之外的用户或已有TDM设备的用户提供服务，从而扩展服务领域，增加用户数量。
（5）QoS机制。QoS机制是城域以太网大规模部署前必须要解决的问题。在ITU-T曾经有一个提案，提出了一种称为PBT（运营商骨干网传输）的解决方案，目前，IEEE和ITU-T都在对此技术进行进一步的研究。
就目前而言，制约城域以太网进一步发展的因素主要有两点：
（1）设备需要更新。IEEE、ITU-T、IETF已经在以太网领域制定了一系列的技术标准，从理论上解决了许多由传统以太网向城域以太网过渡的问题。但是将这些新的技术应用到实际设备当中则需要设备制造商增加新的投入进行研发，由于这些新的技术标准还不十分成熟，这也在一定程度上影响了设备制造商进一步投入的积极性。
（2）运营商原有的投资保护。运营商现有的以太网设备大多数都不能满足城域以太网运营的需要，运营商对这些设备或整个网络进行改造都需要新的投资。现在的城域网中，运营商的专线业务大多都是通过MSTP实现的，这部分设备的存在也将会对运营商建设新型的城域以太网的决心产生影响。运营商对城域以太网的态度将在很大程度上对设备制造商在该领域的投入产生重要影响。
4、结束语
城域以太网作为一种新的承载网技术，它的成熟还需要有一个较长的过程，它的发展需要运营商、设备制造厂商以及科研机构的共同参与来不断推进。可以预见，随着运营商业务种类的不断丰富以及业务需求的进一步增长，城域以太网技术应该能在未来的城域网中占据一席之地。
