光以太网的发展与应用

发布: 2010-10-23 09:33 | 作者: 王德秀 | 来源: | 字体: 小中大

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光以太网现状

　　现在宽带网络技术的发展已成为市场热点，当业界把宽频上网的焦点集中在ADSL和CABLE之际，光以太网络技术也悄悄地走出办公室领域，成为新社区大楼家庭用户宽频上网的新选择。而所谓的“以太宽频解决方案”，是通过光纤或铜线连接到社区节点，并在节点上利用交换器进行资料传输、管理，社区内用户只要通过网卡，即可使用宽频上网。电信运营商在长途城市、都会型城市中开始建立光纤网络后，再在城域型网路、广域网路上运用以太网，即架构成光纤以太网络。

　　以太网络是相当成熟的技术，在家庭或企业用户的设备安装及产品价格上，都较ADSL和CABLE更具竞争力。以目前主推以太网络到家(ETTH)的营运商为例，以太宽频上网的费用只有ADSL和CABLE的一半，加上在频宽分享下每个用户都能享用1M以上的频宽，更是吸引用户使用的关键。

　　鉴于目前98%的区域网络(LAN)皆为以太网架构，专家预期，光以太网络将成为光纤产业下一轮腾飞的动力。继美州电信业者陆续采用不少光纤以太网络产品后，日本、韩国、中国以及中国台湾等地也将陆续跟进。因此，有些厂商当前全力推出传统光纤传输以太网、密集波分复用(DWDM)以太网和抗封包环(RPR)以太网等三款光以太网解决方案，协助电信业者在保障既有投资的前提下，以低建置成本创造最大营收，并解决网络上传下载不对称的传输瓶颈。

　　现有的服务供应商是指目前拥有连接到用户端“最后一公里”实体电信设备的电信业者。一般而言，它们被归为受法规保护的客户群，而且通常都有广泛的光纤网络。现有的区域交换电信业者(ILECs)是这个区隔的主要提供者。因为现有的服务供应商期望高水准的网络效能和相对应的服务水准协议，光以太网将可协助提供一个理想封包解决方案给予用户。传统上因为地域上的法令规定，现有的服务供应商将会针对只限封包传输服务的网络建设重叠的光以太网，与其既有的DTM网络分开。此外，因为光以太网的高频宽、低延时以及低颤动特性，对现有的服务供应商而言，将是一个很有用的解决方案。这些绩效特性让现有的服务供应商得以提供重要任务、高附加价值的服务，比如封包语音和网络储存。这些优质的服务将可改善收入和毛利。也可避免目前的产品抹杀其传统的T1/T3专线连接的业务。

　　替代性服务供应商是指现有的电信供应商，包括竞争的区域交换电信业者(CLECs)、长途交换的电信业者(IXCs)和不在地域范围内的ILECs。一般替代性服务供应商有一群客户与部份光纤拥有权。对他们而言，光以太网提供一个低成本、低风险策略。在其目前的基础设施上(传统是SONET)扩大服务提供的范围，以增加收入。此外，光以太网提供一个跳过铜线回路(local-loop)的策略，以新的客户来扩大市场占有率。由于替代的服务供应商无须面对像现有服务供应商相同的法令法规。他们通常会选择将光以太网整合到既有的基础设施中。创造一个可以传递先进的封包服务(例如电子商务应用、视讯会议)且更具成本效益的多重服务网络，以及分时多工器(TDM)服务。

　　新进的服务供应商包括那些尝试在电信业建立基础的厂商。这个群组包括电力公司(运用其光纤网络和路权)、媒体公司(延伸市场涵盖率的内容拥有者)以及以太网区域交换供应商(ELECs——一个只提供以太网新兴电信业者)等。由于是新进市场，新进者缺乏完整的电信客户群或基础建设。一般业务模式是找出主要城市以及有选择性地锁定目标优质客户，以提供特定的低价服务。一旦基础建立了，新进的服务供应商必须将其客户向上提升，提供高附加值的封包服务，以期对现有和替代的服务供应商持续造成威胁。新进服务供应商选择光以太网的原因有两个：一是光以太网允许新进的服务供应商将其服务与传统服务供应商作区隔，因为他们具有提供较低价格与较快服务速度的能力、频宽以及频宽细节；二是因为高效能的光以太网让新进的服务供应商向上移动食物链，提供附加价值的封包服务，例如VoIP等。由于TDM的高固定成本。很少新进的服务供应商会提供传统语音等TDM服务。因此，大部分新进的服务供应商将会选择低价建设，只限以封包传输的光以太网。

　　根据不同的营运环境以及每一个客户独特的需求，光以太网提供客户弹性，以满足不同的需求。加之上述所提及的光以太网的特点，因此得到了众多大厂商的推广发展，其技术也越来越成熟。铺设光以太网络不仅较ADSL及CABLE两者低廉近一半的成本，单从技术层面上分析，由于以太网络是针对数据网络来设计，在未来面对频宽需求时能简单进行升级。反观ADSL及CABLE，其频宽受限许多，目前最多提供10-20Mbit/s的速度，不如以太网目前已经开始进行10-40Gbit/s速度的研发。从国内外的发展趋势来看。光以太网已成为网络技术发展的主流，ADSL及CABLE势必会被其所取代，只是时间早晚的问题。从亚洲地区来看，目前包括中国、韩国及日本三地皆相当看好光以太网的发展，业界专家正期待着光以太网的应用带动光纤通信产业的再次大发展。

光以太网的应用

　　目前，光以太网设备厂商和将要使用光以太网的服务提供商(SP)已形成的共识是，光以太网这种新技术将能够支持以下业务类型：

　　(1)高带宽Internet接入以及潜在的其它通信接入，如帧中继和专线；

　　(2)基于分组的广域数据业务(MAN)；

　　(3)MAN内的透明LAN业务，即固定速率的LAN到LAN通信；

　　(4)存储区域网络(SAN)业务，以太网链接将在本地服务器和远程存储器之间代替或传输光纤信道连接；

　　(5)VPN业务(类似于规划中基于多协议标记交换MPLS标准的VPN)，该业务基于802.1P以太网标准；

　　(6)为其他SP提供的业务，用于集合和链接DSL及电缆调制解调器；

　　(7)可管理的LAN业务和可管理的Internet安全性业务。

　　还有其他更多的应用可望相继出现(如分组话音业务和光以太网话音业务)，这意味着光以太网将用作向VoIP骨干网传输话音的接入技术。资格较深的SP目前正集中注意力于接入业务，此业务可望在近期获利。比如Cogent Communication是一个由风险投资商Oak Investment Partners投资的一个新兴运营公司，正计划在美国12个大城市提供一项称之为“光Internet”的业务。光Internet是一种基于光以太网的接入业务。它每月将提供1OOMbit/s的固定带宽，成本为1000美元。芝加哥是Cogent最早开展业务的城市之一，它的T1接入成本大约为每月1000美元。由此，光以太网一旦被采用将大大降低成本。截止目前，它仅能在已敷设光纤的大楼中使用，在这个前提下可从Metromedia Fiber Network租用光纤。其他一些公司也正在规划光以太网接入业务。其中包括Allied Riser Communications，Fiber Netelecom Group，Bell Canada的Bell Nexxia部门以及Streamntelligent Networks等。Telseon计划在2006年底美国的20个城市构建光纤环路。在欧洲，Completel已在巴黎推出1Gbit/s接入业务。

　　迄今为止，这类业务大多基于千兆比特以太网，但可望采用多数光以太网具有的速率限制功能，从而将增加1Mbit/s(即以1Mbit/s为递增的速率限制)。目前。1Gbit/s业务将全部光纤带宽用于千兆比特信息流，并且将此信息流分配给一个用户。当前大

　　多数接入业务并不打算在楼群中安装本地交换设备，这就意味着，即使1Gbit/s以太网信息流的速率可以调整，但却不能共享。所以，如果一个客户占用1Mbit/s，那么1Gbit/s的其余功能将无法利用。

　　截止目前。只有美国一家运营商Allied Riser的企业模式独树一帜，它在商业大楼中敷设自己的光纤，然后在用户中共享接入带宽。如果可能，它将在大楼或楼群内安装自己的LAN交换机和路由器。Allied Riser不提供终端到终端的光以太网，而是将光以太网用于本地的IP路由器。Allied Riser出售Internet接入带宽，每用户带宽从512kbiffs到100Mbit/s不等，并且利用独立接口在大楼与最近POP间传输业务，速度可从T1到1Gbit/s，视情况而定。这有别于使用1Gbit/s以太网连接的Yipes以及其它公司，它们的传输速率范围较小。

光以太网MAN

　　目前，网络运营商均以高速接入为起点，正在力求向MAN扩展其业务，而且通常情况是可变速率的业务。但由于光以太网与以太网LAN密切相关，所以急需为分布极不集中的LAN提供全带宽连接，即透明的LAN业务。

　　光以太网的各种网络连接激增，很可能延伸到城域，因为许多公司打算在城域内设立办事处。在城域。光以太网业务将称为MAN，它们将会与现有的MAN进行激烈竞争，其中与基于ATM和帧中继以及在更低程度上基于SMDS的MAN的竞争将尤为激烈。

　　如果城域环路或者单个楼群内敷设有光纤，则在传输IP业务以及其它传统协议(如SNA，系统网络结构)时。光以太网会比ATM和其他IP技术更具价格优势。尽管光以太网具有封装功能，可以传输令牌环路业务，但截止目前还未开发出封装标准。所以，ATM在这个领域内仍保持优势，但这一市场规模较小，且在日益萎缩。

　　传统领域和Novell Internet-work Packet Exchange(IPX)LAN领域的发展迈出了极为重要的一步，即以太网无需采用昂贵的封装技术即可传输SNA和IPX业务。因此，光以太网将比ATM(每个第3层协求专门的接口)和基于路由器的网络(必须支付额外费用为每台设备配置多协议路由器)更具优势。ATM在连接不能使用光以太网连接的站点方面仍保持优势。

　　据IDC调查后认为，固定速率业务(如透明LAN和到光纤扩展SAN)将会在早期的光以太网中广泛应用，因为这些正是大型数据中心所要求使用的。光以太网交换机要求在所涉及的LAN交换机间设置直接链路，或者使用SONET(或用DWDM)分配固定带宽。

　　Web主机托管业务和应用服务供应商(ASPs)将会对以100Mbit/s或更高速率连接站点更感兴趣，但这是一个极有限的市场。企业用户仅会在站点间占用为数不多的固定带宽，原因很简单，很分散的公司办事处间平时很少要求使用高带宽链路。因此，可望出现固定和突发光以太网业务。

　　除了连接企业站点，光以太网用户将希望能够高速接入Internet，即部分光纤接入带宽用于接入Internet，部分用于接入MAN网络。在这一应用的推动下，在光以太网内部提供VPN功能的机会将早日到来。

光以太网带来城域网变革

　　以太网可能是应用最广泛的网络标准，在全世界大约至少有3亿多个以太网端口。作为一种端到端的网络解决方案，以太网的成本是SONET的1/5，是ATM网络的1/10，它支持最广泛的网络设备接口，这极大地减少了所需设备的数量。此外，由于运营商能利用企业网环境中使用的系统，因此维护的成本也能降低。

　　由于SONET在每一个网络协议转换点都需要安装昂贵的设备，从IP/以太网转换到骨干网的IP/ATM或者是IP/ATM/SONET，并在对端网络又转回到IP/以太网的做法，不仅会增加设备的成本，并且还会大大增加维护管理的成本。无论是对于大型或小型的网络，以太网都具有很好的可扩充性，它能使用像铜线、同轴电缆和光纤这样的多种物理媒介。

　　将以太网作为骨干网和城域边缘技术会面临QoS和安全问题的挑战。目前，解决这一问题主要有两种方法：IP VPN和虚拟局域网(VLAN)。VLAN能使服务提供商以相对较低的成本向最终用户提供可靠的服务。像802.1P、802.1q、802.1R、802.1S这样新出现的标准使得在VLAN网络中的QoS和业务量管理成为可能。VLAN的管理相对较为容易，网络拓扑的改变将不会影响最终用户，同时也不会改变物理基础设施。

　　以IP VPN来传送业务是一种较为昂贵的解决方案，它需要有足够强大的硬件来为到最终用户的网络连接提供全线速的加密。它的优势在于依赖于用户设备来终结连接，因此它相对于现有的VLAN方案具有更好的扩充性和灵活性。IP VPN没有编址的限制并能兼容任何基于IP的网络业务和应用。高速加密芯片的出现迅速降低这种方案的成本，而且有多种加密标准可供选择。

　　城域光纤环利用了高性能2/3层路由器来创建10Gbit/s光以太网骨干。IEEE802.1快速生成树或新提出的弹性分组环标准都支持这种环型结构。备份2/3层路由器提高环内设备的可靠性，这些环内设备支持用于服务器和防火墙负载均衡的双4-7层交换机组，并支持备份防火墙来提供最佳性能和安全性。光纤环的容量能够支持包括Web主机托管、内容分发、存储和Web缓存在内的网络应用服务器，此外它还能支持一个具有全线速加密的VPN IP业务传送平台。

　　随着光以太网的出现，公认的企业LAN技术也作为可靠、经济高效和高速的本地Internet的动力来源浮出水面。网络供货商提供了一系列全面的运营商级技术，这些技术将以太网带入了服务商市场，实现了光纤LAN互连、Internet接入和其它新的收入业务。这些技术可以将光纤联网的覆盖范围和可靠性与以太网的简单性和经济高效性结合在一起，提供了新的业务和收入。

　　有了光以太网，服务供应商能构建高性能网络，其高性能主要表现为：

　　①提供各种新的分级业务和特性，例如“可突发的”带宽和地址管理业务，从而带来收入并提高客户忠诚度；

　　②“五个九”(99.999%)的可靠性更快地提供业务；

　　③按需提供带宽，定制业务并满足客户不断变化的需求；

　　④理顺设备需求，降低运营成本，提供更加经济高效的业务；

　　⑤完全更改城域网的价格和性能期望值；

　　⑥为本地Internet(针对高性能全球光Internet的城域优化部分)奠定主要基础。

　　当传统的网络界限变得模糊，理想的选择是一个统一的可以在所有级别运行的解决方案。如今，企业PC的绝大部分与以太网LAN连接，使以太网成为世界上无处不在的联网技术，它受到广泛的认可，并且是成本最低的联网技术。

　　以太网不再只是一种LAN技术，它不断发展成熟，现在的速度已经达到1Gbit/s，不久将达到10Gbit/s。以太网成为WAN的即时、高效选择，避免了协议转换，实现了多厂商互操作性、端到端兼容性以及LAN、WAN和MAN的无缝集成。以太网对整个全球网络(LAN、WAN和MAN)来说是可靠的、经济的选择。

结语

　　以太网已经统领了局域网环境，凭着它在伸缩性、简单性、速度和性价比上的优势，千兆以太网已经出现在了城域网，并且生机盎然。随着10G以太网的引入，以太网又自然而然地将占领城域网和广域网领域，让服务供应商们和电子商务充分体验到了OC192的速率和以太网技术与众不同的柔性与成本效益。在前不久Dataquest以及Dell’Oro集团分别发布的调查报告中指出，用以太网技术组建城域网的成本，只相当于用SONET组建的相同性能水准的城域网的五分之一，这还只是使用千兆以太网。另外，报告中还估计未来10G以太网的性价比平均每GB要比千兆以太网提高40%。

　　10G以太网现有三项技术构筑组建城域网和广域网的基础：波分复用技术、线速IP路由和基于策略的QoS。

　　(1)波分复用技术：作为对带宽的需求，准确地说是对廉价带宽的需求是近几年网络通讯界最关心的话题，网络行业的专家们一直希望找到一种新技术能解决它。波分复用技术(WDM)是其中一种可以寄予希望的技术。WDM可以极大地提高光网络的承载带宽，可以让一根单模光纤同时传送多个不同波长的光波，每条光波代表一条数据流。

　　(2)线路IP路由：这是一种高速度、高带宽交换容量的技术，对于迅速而恰当地应对以数据传输为主要模式，但又预计流量规模和类型的网络是非常必须的。应用以太网技术、IP技术和三层交换，线速IP路由器在网络边缘提供了同网络核心一样的增强性能和冗余协议，以及满足流量突发性变化的网络伸缩性。

　　(3)基于策略的QoS：这是一种帮助网络性能达到策略服务水平的智能带宽管理技术。针对下一代的网络商务目标，网络管理者仅需定义针对应用优先级别的策略，QoS就会自动依命令行事，这样非常简单地保证了关键业务性应用始终居于各种业务处理的首位，不会淹没在有许多分散配置的、急剧消耗带宽却又不太重要的应用中。

　　不论何种宽带网络，连接最终用户的最后一公里接入段是宽带技术最终取得成功的关键。光以太网是一种运用最灵活、扩展能力最强、成本最低的技术，它能真正支持种类丰富的业务，从而使现有和未来的运营商能从宽带市场上获利。带宽近乎无限的光纤与使用方便并得到普遍应用的以太网技术结合在一起将会成为最具竞争力的解决方案。新出现的QoS和管理标准将解决许多可靠性和安全性的问题，从而使高端用户获得与ATM和SONET类似的服务质量保证。在一个技术快速变化的市场中，最简单的解决方案同时又能与终端用户系统最大限度地互通，将使服务提供商最终获得竞争优势。

作者：王德秀来源：中国联通网站