采用光以太网技术构建城域光网络.doc

采用光以太网技术构建城域光网络南京邮电学院 张春 侯晓霞 范忠礼 一光以太网在城域网中的应用1城域网面临的问题目前，用户可以选择的接入手段基本上是基于铜线的各种接入方式，速率介于kb/s和Mb/s之间，它已经无法满足用户日益增长的需求。在个人用户方面，用户已不仅仅满足于对互联网的慢速浏览，VOD、网络电视等有较高带宽需求的应用，也吸引着用户和内容提供商。另一方面，超过95%的用户使用以太网连接其内部网络，而目前的接入网必须使用昂贵的路由器。此外，协议的转换也带来了大量额外的开销。运营商选择ATM和SDH/SONET传输IP业务主要考虑到网络可扩展性、可靠性以及技术的成熟性。这些方式固然有其优点，但在将第2层数据映射到第1层的带宽管理上有明显的缺点。从传输的角度来看，这种基于“专线”的方式需要预先确定传输所需的带宽，数据进入骨干网遵循传统TDM网络的规范，其颗粒度可能是E1、E3、STM-1或STM-4，甚至更高。这些方式造成了光传输带宽的浪费。2城域光以太网方案光以太网技术将以太网的优越性扩展到了城域网，提供端到端的以太网连接而无需多协议的转换。光以太网能够解决城域网所面临的上述问题，为运营商构建一个新一代的宽带城域网络，以满足市场对带宽的巨大需求。光以太网允许使用不同类型的以太网进行传输，其中包括：光纤以太网（Ethernet Over Fiber）、弹性分组环以太网（Ethernet Over RPR）和DWDM以太网（Ethernet Over DWDM）。无论部署哪种类型的传输网络，都可以利用以太网的简单性和经济性来提供高效的业务。*EOFEoF是常见的、便捷的一种光以太网模式，它可支持10Mbps10Gbps的速率，支持点到点和网状网的连接方式，传输距离可达70公里。*EORPRRPR(弹性分组环)是适用于多业务分组传送的新型光纤环形网传输技术，具有双环结构、带宽动态分配、统计复用、支持业务级别和公平接入等特性，是当前光网络上传输数据包的一种优化技术。目前IEEE802.17工作组正在对RPR进行标准化。该标准的提出源于宽带城域网高效率、低成本传送多业务分组流的需要。标准制订的基本思路是综合传统电信网SDH和计算机以太网的优点，设计一种具有和SDH相当的可靠性(弹性)、面向分组而不是面向电路、带宽利用率更高的光纤传输技术。传统的以太网采用的是“尽力而为”的传送机制，能够很好地适应数据业务的突发性传输要求，具有良好的扩展性；缺点是无QoS保证，保护倒换能力差。SDH设备具有小于50ms的保护倒换时间，具有良好的QoS性能。但是SDH采用的是面向语音的TDM传输方式，传送数据业务时效率不高。EORPR综合了千兆以太网的经济性与SDH具有的对时延和抖动的严格保障、可靠的时钟和50ms环保护恢复等优点。RPR网络是由分组交换节点组成的环型结构，相邻节点通过一对光纤连接。节点间的链路是基于光纤的，并可采用WDM来扩容。EORPR方案解决了传统的SDH环带宽资源浪费的问题。因为在EORPR中，SDH环上两个方向的带宽资源都被充分利用了。同时，SDH利用空间重用和统计复用技术，进一步提高了带宽利用率。RPR环可扩展到几千公里，能够提供灵活、多业务的光以太网应用。*EODWDMEODWDM以DWDM为传输载体，通过波长复用提高单束光纤的传输能力。EODWDM采用以太网帧格式，可以通过端到端、环状或网状连接。EODWDM在高带宽、高效率的情况下特别有效，如信息存储的解决方案，数据中心互连等。目前商用的DWDM系统能支持多达32个波长（每个波长相当于一条STM-64或OC-192信道），网络容量提高到320Gb/s。这种系统能工作于常规光纤或非零色散位移光纤上，适用于城域网和广域网。EODWDM具有以下优点：- 充分利用了光纤的带宽资源，极大地提高了传输速率；- DWDM系统与以太网或SONET、SDH网有很好的互联能力，配置简单、方便、对已有的网络结构不要求做太大的调整、支持未来的宽带业务网及网络升级、并具有可推广性、生存能力强等特点；- 与信号速率无关，可方便地引人宽带、数据等新业务、并可兼容不同体制、不同厂家的设备。3城域光以太网的应用现状光以太网首先在北美得到应用。近几年，北美出现了一批城域以太网运营商（MEC），如Yipes、Cogent、Telseon等。以Yipes为例，目前在美国约20个大城市提供公共以太网接入业务，其网络中大量使用G比特以太网交换机，通过光纤到大楼为用户提供Internet接入和透明局域网互连（TLS）业务，其主要客户是ISP、基于WEB的企业等商业用户和学校。在国内，宽带IP城域网的建设从1999年开始。与北美不同的是，国内的以太网接入业务首先瞄准的是住宅用户，因为中国的城市居民大多集中在各类小区中。部分省市的有线电视台为向其用户提供Internet接入，选择以太网建设城市宽带网，采用以太网/HFC混合的方式，在某些小区提供以太网到用户，在另外一些小区提供以太网到小区，Cable Modem到用户的方式提供服务。2000年以来，各地电信公司纷纷开始建设宽带城域网，主要采用以太网到用户为主，ADSL为辅。城域光以太网在美国和日本得到了很好的应用，主要原因在于城域光以太网能够以较小的成本获得较大的带宽。在国外，城域光以太网服务已被公认为主流发展趋势。目前及规划中的光以太网设备以第2层LAN交换机、第3层LAN交换机，SONET设备以及DWDM为基础。如北电通过三种方法来构建光纤以太网，包括第2/3层LAN交换机Passport 8600；OPTera分/插复用器，它是一种能够通过北电的RPR方案和OPTera数据包边缘系统(OPTera Packet Edge System)协作的SONET光纤设备；还有就是在其DWDM产品上直接提供以太网连接。二光以太网技术用于电信网光以太网技术是构建光城域网的主流技术之一，具有很好的扩展性，可以非常方便地扩展用户的数量，同时它的统计复用功能提高了网络中继带宽的利用率，受到各方面的关注和重视。但是如何构建可运营、可管理、电信级的光以太网是运营IP业务所必须解决的问题。可运营、可管理、电信级的要求主要体现在以下方面：* 完善的用户管理：用户管理是一切业务的基础，在网络大规模建设的初期，为了适应市场的需求，快速推出用户接入业务，各运营商一般采用包月制的方式。我们看到，简单的包月资费方式确有简单快速的优点，但从长远来看，这种过于单一的资费政策，不仅会使运营商损失大量的客户、浪费大量的网络资源，同时也使得宽带网的运营缺乏高效、灵活扩展的管理手段，使得运营商在未来的市场竞争中处于不利地位。因此，建设宽带网络运营支撑平台成为当前宽带运营商迫切的需求；* 较高的网络可靠性：主要包含以下几个方面：链路/路径的保护和故障恢复、阻塞控制、路由选择和流量控制。已有的以太网技术在这几方面存在缺陷。如在MAN的组网中，经常会出现环路，虽然生成树(SpanningTree)可以用来消除环路，但这样不仅带宽不能有效利用，并且当链路发生故障时，生成树的重构又需要多达十几秒的时间，与传统的SDH相比，这是无法接受的。为解决以上问题，IEEE成立了802.17工作组，专门致力于环结构以太网技术弹性分组环(RPR)的研究，以期在网络可靠性方面有较大的提高；* 健全安全机制，主要包括二层严格隔离、三层受控访问、主机保护、网络安全等；* 丰富的业务提供能力，要求能提供高速以太网上网、多播/广播、VoIP、宽带上网卡、VPN、VPDN、带宽出租批发等业务类型；* 灵活多样的计费支持，既能支持远端RADIUS认证计费，又能支持本地话单定时备份的计费；* 良好的运营维护能力。光网络正从广域网和城域网向