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摘要 分析了传统城域以太网面临的挑战；介绍了电信级以太网的基本属性、特点、技术、MEF已通过的业务标准及解决方案（以西门子产品为例）。
0、前言
1973年，Bob Metcalfe提出以太网的概念。由于以太网技术配置简单、组网灵活、成本低、互操作性好，而且技术本身已经被大多数人所熟悉和接受，以太网组网技术得到很大发展。目前有近90%的互联网业务来自以太网。以太网在局域网中表现出的优势，正在逐渐使其成为城域网甚至广域网中的主流传送网技术之一。城域以太网以简单、可快速扩展以及低成本等优势在很多国家迅猛发展。Frost&Sullivan公司的研究表明，2004年城域以太网设备全球销售额为26亿美元，2005年翻一番达49亿美元。预计2009年可以达到150亿美元。将以太网技术推向城域网或广域网目前已经成为业界关注的热点。城域以太网快速发展正在成为宽带城域网的主流。
1、传统城域以太网面临的挑战
虽然城域以太网凭借简单、可以快速布设，带宽可扩展和粒度可变，内部开销低，低成本（城域以太网以传统技术2倍的代价，提供7-8倍带宽）等优势得到快速发展，但当时的城域网建设主要是针对窄带数据业务市场（如上网浏览、电子邮件等业务）。没考虑QoS问题、组播等应用问题。近几年来，随着VoIP、IPTV等新业务的发展，给网络提出更高要求。当前网络面临如下挑战：
a）不完全具备电信级的可靠性和可扩展性。没有冗余和弹性、采用了很多中低端交换机作为汇聚设备、没有保护的级联。
b）不能完全支持多业务部署。QoS机制不完善、难以进行用户和业务的区分、不支持端到端的业务实施、组播支持能力差。
c）网络结构不清晰。很多小BRAS、性能有限、扩展困难、成为网络瓶颈；一些汇聚交换机被当作3层设备使用。
d）不能满足新业务，需要更多的带宽。
2、电信级以太网
为了实现与传统电信级传送网（如SDH）和承载网（如ATM/FRPVC）相同的可靠性，使之有可能作为今后运营商承载业务的一种新的可选技术，城域以太网论坛（MEF）对城域以太网络从体系结构、网络管理、保护、QoS、业务等方面进行了完善的功能框架定义。
MEF定义的电信级以太网（Carrier Ethernet）的基本属性为标准化的业务（以太网透明专线、虚拟专线、虚拟局域网）、可扩展性（各种以太网业务、10万条以上的业务规模）、业务管理（快速业务建立、OAM、用户网络管理）、服务质量（端到端有保障的业务性能）、可靠性（用户无感知的故障恢复、低于50 ms的保护倒换）。这5个基本属性决定了它与传统以太网技术的区别，使可观的商业利益来源于以太网的成本模型，从而实现了显著的成本节省。
2.1 电信级以太网的特点
电信级以太网有以下特点：
a）具有高扩展性、网络弹性以及安全性；
b）通过先进的QoS机制增强服务区分能力；
c）支持端到段网络管理控制；
d）先进的以太网整体服务；
e）解决网络拓展性问题；
f）增加了网络的灵活性。
2.2 电信级以太网中的技术
电信级以太网主要包括如Q in Q（SVLAN）、以太网环保护（ERP）、弹性分组环（RPR）、多业务环（MSR），MAC in MAC封装、网络提供商骨干传送（PBT）、虚拟专用局域网业务（VPLS）等技术。ERP在现有以太网硬件基础上，结合Q in Q和增强QoS能力，提供很低成本的电信级以太网。ERP可与传统以太网和MPLS的保护机制实现互操作，但QoS和扩展性是其最大的劣势。
MAC in MAC技术中采用用户以太帧再封装运营商以太帧头的技术，形成2个MAC地址。其中用户的MAC地址存储于运营商的以太网帧中，核心网只根据运营商MAC地址转发流量。由于具有清晰的运营网和用户间界限，因此安全性较高。运营网与用户隔离，规避了用户网中的可能发生的广播风暴和转发环路问题。另外由于运营商无需担心VLAN和MAC地址与用户网冲突，简化了网络的规划和运营。二层封装，无需复杂信令，交换机只需学习自己的MAC地址，减少了存贮和处理要求。因此大大降低了成本。
PBT是在MAC in MAC基础上，关掉了MAC学习功能。它的主要特点首先是扩展性好，关掉MAC学习功能，可以消除导致MAC泛洪和限制网络规模的广播功能。采用VID+MAC（60 bit）作为全球惟一地址和基于目的地地址的转发，隧道数目高达260。转发信息不再靠传统的泛洪和学习，由网管／控制面直接提供，提供确知通道，还能支持各种基于MPLS的业务，业务灵活性很好。但是其N平方问题需要手动，明显增加管理难度，自动隧道建立能力也值得商榷。
RPR采用一种新的MAC层和共享接入方式，工作在第2层，既可以架构在层1的SDH、GE上，又可以直接工作在裸光纤上作为路由器的线路接口板。同时无需对非落地IP包进行拆分重组，可直接前转，简化了处理，提高了交换处理能力，可以在二层上实现50 ms的保护倒换时间，有自动拓扑发现能力，可自动识别二层拓扑变化，增强了自愈能力，支持即插即用。RPR支持两纤双向环，能按每个用户每种业务为基础保留带宽和服务质量，RPR带宽利用率比SDH高很多倍。同时，RPR在环上支持大约250个节点，远远超过SDH环。但是RPR新增了一个MAC层，使系统成本增加。
MSR的基本思路是在RPR的MAC层上再架构一客户子层（XP链路子层），解决了RPR如下问题：同节点上多支路业务的传送和封装、支路业务的保护、组播、服务质量监测以及多种网络拓扑结构的支持问题等；实现了运营网和用户间的地址和拓扑分离；在链路层实现了数据和业务的底层统一封装，是一种融合网络的底层解决方案。缺点是支持厂家少，规模小，性价比差。
2.3 MEF已通过的业务标准及规范
目前，MEF已通过如下业务标准及规范：
a）MEF 2 以太网业务保护的要求和框架；
b）MEF 3 城域以太网电路仿真业务的定义、框架和要求；
c）MEF 4 城域以太网架构第一部分：总框架；
d）MEF 6 城域以太网业务定义第1阶段；
e）MEF 7 EMS-NMS信息模型；
f）MEF 8 城域以太网PDH电路仿真实施协议；
g）MEF 9 以太网业务在UNI的抽象测试集；
h）MEF 10 以太网业务属性第1阶段；
i）MEF 11 用户网络接口（UNI）的要求和框架；
j）MEF 12 城域以太网架构第二部分：以太业务层；
k）MEF 13 UNI Type 1实施协议；
l）MEF 14 以太网业务在UNI的抽象测试集；
m）MEF 15 城域以太网第1阶段网络元素的管理要求；
n）MEF 16 以太网本地管理接口。
2.4 电信级以太网解决方案
目前国内各设备厂商在城域以太网方面也在积极跟进，提出了一些新的技术。如西门子推出了一系列电信级以太网解决方案（如图1所示）。包括SURPASS hiD6610系列的二层接入交换机、高性能L2／L3接入交换机，SURPASS hiD6615高性能千兆交换机以及SURPASS hiD 6650/6670电信级以太网汇聚/核心交换机。
图1 西门子城域以太网结构
其中，SURPASS hiD6610系列的二层接入交换机可提供8.8G/13.8G无阻塞交换能力，6.6 Mpps转发能力，为用户创造了可扩展、高性能和可靠的网络环境，拥有完整的二层交换功能，可以为一个网络平台提供先进的网络安全功能和网络管理功能。从而创造高性价比的以太网网络。
URPASS hiD6615高性能千兆交换机是一款可堆叠架构交换机，通过如QoS、速率限制、高可用性、安全性等出色的网络业务为网络操作与维护带来便利，并可提供一系列的FE端口和GE端口的组合，是城域网应用及企业应用的优选方案，该交换机的无阻塞交换能力达到24G，转发能力达到17.8 Mpps。SURPASS hiD661O L2/L3接入交换机能提供高性价比的快速以太网接入，能够令SURPASS hiD6610提供出色的宽带网络业务，在维护传统LAN交换的同时具备QoS、速率限制、强制安全性、组播管理和高性能IP路由等先进功能，无阻塞交换能力达到13G，转发能力为9.5 Mpps。
SURPASS hiD 6650、6670电信级以太网汇聚交换机和hiD 6670城域核心交换机能够支持多种业务运行在一个网络上，如语音、视频和数据，能够有效而低成本地承载企业客户和个人用户的业务。在端到端的产品系列中，既可以模拟传统专线业务。也可以大规模提供新型的以太网业务。所有这些潜在的业务都是由一个具备电信级可靠性和弹性，并具备业界领先的操作、管理、维护与部署能力的平台来提供。
3、结束语
城域网的建设已经进入了一个快速演变的时期，电信级以太网也从概念开始走向部署阶段。对于运营商而言，城域以太网的多业务能力可以使运营商利用较小的投资带来更多的业务收入，使网络的投资价值最大化。但以太网技术源于局域网，在应用到城域网时，对业界和设备厂商提出了新的挑战。可运营的电信级城域以太网无论从体系结构、网络管理、保护和QoS还是业务方面，仍有许多问题有待进一步解决。与现存的城域网相比，MEF倡导的是远期目标网络。如何向MEF所设想的城域以太网平滑过渡是运营商所面临的任务。
