光以太網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介及其在IP城域光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

光以太網(wǎng)技術(shù)是現(xiàn)在兩大主流通信技術(shù)的融合和發(fā)展：光網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)的融合。它集中了以太網(wǎng)和光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，如以太網(wǎng)應(yīng)用普遍、價(jià)格低廉、組網(wǎng)靈活、管理簡(jiǎn)單，光網(wǎng)絡(luò)可靠性高、容量大。光以太網(wǎng)的高速率、大容量消除了存在于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的帶寬瓶頸，將成為未來(lái)融合話音、數(shù)據(jù)和視頻的單一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。光以太網(wǎng)技術(shù)是構(gòu)建寬帶城域光網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)之一。

1、光以太網(wǎng)的提出

如今，企業(yè)和運(yùn)營(yíng)商都希望降低成本、增加收入：(1)對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，電子商務(wù)環(huán)境給企業(yè)帶來(lái)了滿足客戶需求和增加收入的機(jī)會(huì)。企業(yè)能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)的聯(lián)系客戶、合作伙伴以及供應(yīng)商。然而，雖然企業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求在不斷的增長(zhǎng)，但是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的投資卻沒(méi)有同步增長(zhǎng)。企業(yè)希望花更少的錢(qián)獲得更多的服務(wù)，以最大限度的節(jié)約企業(yè)的成本;(2)對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，目前網(wǎng)絡(luò)建設(shè)主要考慮的是如何在支持已有業(yè)務(wù)的同時(shí)獲得最大的利潤(rùn)。城域網(wǎng)的接入帶寬瓶頸、速率不匹配以及多協(xié)議的轉(zhuǎn)換等問(wèn)題使得運(yùn)營(yíng)商難以提供企業(yè)用戶所要求的接入速率。

光以太網(wǎng)概念的提出解決了上述問(wèn)題，同時(shí)也給寬帶城域網(wǎng)的建設(shè)帶來(lái)了革命性的變化。現(xiàn)在的城域網(wǎng)是基于SDH體系結(jié)構(gòu)的。SDH最初是為面向低速、電路交換的語(yǔ)音業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)的，可保證良好的QoS性能，提供50ms的電路保護(hù)倒換時(shí)間;缺點(diǎn)是SDH設(shè)備價(jià)格昂貴，用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)不夠靈活、效率低下。而光以太網(wǎng)是基于目前應(yīng)用非常普遍、技術(shù)成熟的以太網(wǎng)技術(shù)，并對(duì)網(wǎng)管和流量工程等方面的功能進(jìn)行了加強(qiáng)，以便滿足城域網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)速率和傳輸距離的要求。當(dāng)運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建光城域以太網(wǎng)后，就可以直接在骨干層提供以太網(wǎng)端口，實(shí)現(xiàn)與局域網(wǎng)的無(wú)縫連接。

2、光以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

以太網(wǎng)技術(shù)是1970年由Xerox公司提出的，最初通過(guò)同軸電纜讓用戶共享10Mbit/s帶寬。后來(lái)，以太網(wǎng)很快發(fā)展到通過(guò)無(wú)屏蔽雙絞線傳遞，并采用交換機(jī)給用戶提供10Mbit/s的專線連接。今天，交換式以太網(wǎng)可將100Mbit/s的專線帶寬傳送到桌面，很快還會(huì)實(shí)現(xiàn)千兆(Gbit/s)到用戶。因快速、廉價(jià)、容易使用，這種“即插即用”的技術(shù)已成為90%以上的企業(yè)局域網(wǎng)(LAN)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。

無(wú)論是專網(wǎng)還是公網(wǎng)，都可以應(yīng)用光以太網(wǎng)。它可以配置為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、網(wǎng)狀或者環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以應(yīng)用于局域網(wǎng)、城域網(wǎng)以及廣域網(wǎng)。應(yīng)用光以太網(wǎng)技術(shù)帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)有：

(1)解除了帶寬瓶頸光以太網(wǎng)以其本身具有的格式和速度傳輸端到端的LAN業(yè)務(wù)，不必進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，也無(wú)須降低速率，從而打破了存在于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)間的帶寬瓶頸。

(2)可靠性高光以太網(wǎng)技術(shù)將在LAN中已證明過(guò)的以太網(wǎng)的健壯性和在MAN、WAN中眾所周知的光纖傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，可以提供5個(gè)9級(jí)別的可用性。EthernetoverRPR(EoRPR)可以在災(zāi)難性故障發(fā)生時(shí)保證50ms的保護(hù)倒換時(shí)間。

(3)安全性好一旦進(jìn)入光纖以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，終端用戶的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀就被封裝起來(lái)以保護(hù)所傳的數(shù)據(jù)，并與其它用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流隔離。

(4)擴(kuò)充性好由于流量和帶寬已經(jīng)增加了，以太網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也進(jìn)展到更高的速率，然而它還保持著與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的兼容性。

(5)端口價(jià)格低廉由于目前以太網(wǎng)已在企業(yè)和園區(qū)網(wǎng)中廣泛使用，其硬件成本非常低，技術(shù)非常成熟，從而大大降低了運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。如千兆以太網(wǎng)端口的價(jià)格只有ATM和SDH端口的1/4，而即將推出的10Gbit/s以太網(wǎng)端口的價(jià)格約為SDH端口的1/7。

(6)網(wǎng)絡(luò)的效率高傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)采用復(fù)雜的多層架構(gòu)(如IPoverATM、IPoverSONET和IPoverDWDM等)，這種架構(gòu)的缺點(diǎn)是：一方面，ATM和SDH設(shè)備價(jià)格非常昂貴，增加了運(yùn)營(yíng)商的成本;另一方面，當(dāng)數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間傳輸時(shí)，需要通過(guò)路由器進(jìn)行復(fù)雜的協(xié)議轉(zhuǎn)換，因此會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)、降低傳輸效率，并且還帶來(lái)了延遲和抖動(dòng)。光以太網(wǎng)是端到端的以太網(wǎng)，數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間傳輸時(shí)不需要進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，因此可以大大提高傳輸效率。

(7)互操作性強(qiáng)光以太網(wǎng)是已定義好的公用技術(shù)，它使多廠家的設(shè)備在LAN、MAN和WAN中具有互操作性，有利于端到端的兼容。

(8)帶寬管理光以太網(wǎng)可以在數(shù)據(jù)包的級(jí)別上實(shí)現(xiàn)帶寬管理，而不必指定某個(gè)特定端口。運(yùn)營(yíng)商可以按照不同的業(yè)務(wù)分配不同的帶寬，從1到 1000Mbit/s可調(diào)(以1Mbit/s為增量單位)。企業(yè)可以用單個(gè)10/100/1000Mbit/s以太網(wǎng)端口取代多個(gè)E1或E3速率的WAN 連接。

(9)新業(yè)務(wù)機(jī)會(huì)光以太網(wǎng)可以提供兩類重要的業(yè)務(wù)：運(yùn)營(yíng)商直接提供給最終用戶的業(yè)務(wù)和運(yùn)營(yíng)商提供給其它運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)。

目前，用戶可以選擇的接入手段基本上是基于銅線的各種接入方式，速率介于kbit/s和Mbit/s之間，它已經(jīng)無(wú)法滿足用戶日益增長(zhǎng)的需求。在個(gè)人用戶方面，用戶已不僅僅滿足于對(duì)Internet的慢速瀏覽，VOD、網(wǎng)絡(luò)電視等有較高帶寬需求的應(yīng)用，也吸引著用戶和內(nèi)容提供商。

另一方面，超過(guò)95%的用戶使用以太網(wǎng)連接其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，而目前的接入網(wǎng)迫使用戶必須購(gòu)買(mǎi)昂貴的路由器才能連接電信接入網(wǎng)。協(xié)議的轉(zhuǎn)換也帶來(lái)了大量額外的開(kāi)銷(xiāo)。運(yùn)營(yíng)商選擇ATM和SDH/SONET傳輸IP業(yè)務(wù)主要考慮到網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性、可靠性以及技術(shù)的成熟性。這些方式固然有其眾多優(yōu)點(diǎn)，但在將第2層數(shù)據(jù)映射到第1層的帶寬的管理上有明顯缺點(diǎn)。從傳輸角度看，他們基于“專線”的方式，需預(yù)先確定傳輸所需的帶寬，數(shù)據(jù)進(jìn)入骨干網(wǎng)遵循傳統(tǒng)TDM網(wǎng)絡(luò)的規(guī)律，其顆粒度可能是E1、E3、STM-1或STM-4，甚至更高。這些方式導(dǎo)致了光傳輸帶寬的浪費(fèi)。

(2)城域光以太網(wǎng)方案

光以太網(wǎng)技術(shù)將以太網(wǎng)的優(yōu)越性擴(kuò)展到了城域網(wǎng)，提供端到端的以太網(wǎng)連接而無(wú)需多協(xié)議的轉(zhuǎn)換。光以太網(wǎng)能夠解決城域網(wǎng)所面臨的上述問(wèn)題，為運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建新一代的寬帶城域網(wǎng)絡(luò)，以滿足市場(chǎng)對(duì)帶寬的巨大需求。

光以太網(wǎng)能用不同類型的以太網(wǎng)傳輸，其中包括：裸光纖以太網(wǎng)(EthernetOverFiber)、彈性分組環(huán)以太網(wǎng)(EthernetOverRPR)和DWDM以太網(wǎng)(EthernetOverDWDM)。無(wú)論部署哪種類型的傳輸網(wǎng)絡(luò)，都可利用以太網(wǎng)的簡(jiǎn)單性和經(jīng)濟(jì)性來(lái)提供高效的業(yè)務(wù)。

EOF

EoF(Ethernetoverfiber)是常見(jiàn)、便捷的光以太網(wǎng)模式，它可支持10Mbps～10Gbps的速率，支持點(diǎn)到點(diǎn)和網(wǎng)狀網(wǎng)的連接方式。EOF是一種極具成本效益和高性能的光以太網(wǎng)解決方案，傳輸距離可達(dá)70公里。

EORPR

RPR(彈性分組環(huán))是適用于多業(yè)務(wù)分組傳送的新型光纖環(huán)網(wǎng)傳輸技術(shù)，具有雙環(huán)結(jié)構(gòu)、帶寬動(dòng)態(tài)分配、統(tǒng)計(jì)復(fù)用、支持業(yè)務(wù)級(jí)別和公平接入等特性，是當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)包的一種優(yōu)化技術(shù)。目前IEEE802.17工作組正在對(duì)RPR進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。該標(biāo)準(zhǔn)的提出源于寬帶城域網(wǎng)高效率、低成本傳送多業(yè)務(wù)分組流的需要。標(biāo)準(zhǔn)制訂的基本思路是綜合傳統(tǒng)電信網(wǎng)SDH和計(jì)算機(jī)以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種具有和SDH相當(dāng)?shù)目煽啃?彈性)、面向分組而不是面向電路、帶寬利用率更高的光纖傳輸技術(shù)。

傳統(tǒng)的以太網(wǎng)采用的是“盡力而為”的傳送機(jī)制，能夠很好地適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的突發(fā)性傳輸要求，具有良好的擴(kuò)展性;缺點(diǎn)是無(wú)QOS保證，保護(hù)倒換能力差。SDH設(shè)備具有小于50ms的保護(hù)倒換時(shí)間，具有良好的QOS性能，但是SDH采用的是面向語(yǔ)音的。TDM傳輸方式，傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)效率不高。EORPR綜合了千兆以太網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性、SDH具有對(duì)延時(shí)和抖動(dòng)的嚴(yán)格保障、可靠的時(shí)鐘和50ms環(huán)保護(hù)和恢復(fù)等優(yōu)點(diǎn)。RPR網(wǎng)絡(luò)是由分組交換節(jié)點(diǎn)組成的環(huán)型結(jié)構(gòu)，相鄰節(jié)點(diǎn)通過(guò)一對(duì)光纖連接。節(jié)點(diǎn)間的鏈路是基于光纖的，并可采用WDM來(lái)擴(kuò)容。

EORPR方案解決了傳統(tǒng)SDH環(huán)帶寬資源浪費(fèi)的問(wèn)題。因?yàn)樵贓ORPR中，SDH環(huán)上兩個(gè)方向的帶寬資源都被充分利用了。同時(shí)，SDH利用空間重用和統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)，進(jìn)一步提高了帶寬利用率。RPR環(huán)可擴(kuò)展到幾千公里，能提供靈活、多業(yè)務(wù)的光以太網(wǎng)應(yīng)用。

EODWDM

EODWDM以DWDM為傳輸載體，通過(guò)波長(zhǎng)復(fù)用提高單束光纖的傳輸能力。EODWDM采用以太網(wǎng)幀格式，可以通過(guò)端到端、環(huán)狀或網(wǎng)狀連接。EODWDM在高帶寬、高效率的情沉下特別有效，如信息存儲(chǔ)的解決方案，數(shù)據(jù)中心互連。目前商用的DWDM系統(tǒng)能支持多達(dá)32 個(gè)波長(zhǎng)(每個(gè)波長(zhǎng)相當(dāng)于一條OC48或OC192信道)、網(wǎng)絡(luò)容量提高到320Gbit/s。這種系統(tǒng)能工作于常規(guī)光纖或非零色散位移光纖上，適用于城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。