电信级以太网的三大主流技术.doc

电信级以太网的三大主流技术电信级以太网（CE）的概念一经MEF提出，就引起业界的普遍关注。经过一年多沸沸扬扬的争论，CE最终定位于在城域网络中解决IP、以太网、TDM等业务的传送问题。但是究竟何为CE？TMPLS、PBT、PVT又是什么样的技术？运营商又该如何做出正确的选择？ CE概念之辩 从2005年2月17日MEF举办第一次CEWC（Carrier Ethernet World Congress），到2005年9月13日公布业界第一次CE认证，再到今日CE市场的启动，MEF在通信产业界掀起了一股CE旋风，席卷了从技术、标准到产品、市场，从接入、汇聚到核心网络等不同层面的多个领域，一时间业界津津乐道于此。 然而CE并不是一个特定的技术术语，不专指某种网络技术，也不排斥某种网络技术。按照MEF定义，它包括5个方面的内容：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、从1M到10GE）；可靠性（用户无感知的故障恢复、低于50ms的保护倒换）；QoS（端到端有保障的业务性能）；电信级网络管理（快速业务建立、OAM、用户网络管理）。但这并不是全部。（可靠性与保护、业务扩展性、运营级OAM、严格的QoS以及对TDM业务的支持） 从运营商角度看，CE技术是指以太网技术由企业网应用到电信网的技术；从网络层次角度看，也是以太网由局域网应用到城域网、广域网的技术。传统的电信网络具有较强的可扩展性、层次性、安全性、容错性、可区分服务、可操作维护性、可管理性和可控制性，比如ATM网络、SDH网络。近年来Internet网络技术的发展，更是给电信网络引入了流量工程的机制，并从MPLS和ASON引入了控制平面的概念。目前在各标准组织中，数据平面、控制平面、管理平面是对网络架构比较清晰的模型划分。 MEF推出的CE认证以网络能够支持的以太网业务类型（比如E-Line、E-LAN）和业务所能够达到的性能（比如一定的时延、抖动、丢包率）为衡量标准，并不限定某种特定的以太网技术方案。这样在实际部署中CE的传送层，即以太网业务的服务层的技术选择可以有多种。目前出现的CE传送层技术有SDH/Sonet、OTN、MPLS/IP、Ethernet、WDM、ATM等，各自有其数据交叉/交换、OAM、QoS等机制。CE的管理平面和控制平面，根据电信网络的要求，对不同的以太网业务的传送技术将会保持一致的规格。相应的标准正在ITU-T和IETF进行研究。 当前有三种主要的CE技术进入标准组织并开始在电信网络部署，下面分别介绍。 TMPLS 横空出世 Transport MPLS 是ITU-T SG15定义的基于MPLS技术的一个面向连接的包传送技术，是MPLS的一个子集。它是将数据通信技术同电信网络有效结合的一个技术。由于同IP/MPLS网络具有一致的基础技术，它被看作MPLS从核心网络向城域网和接入网的自然延伸。 TMPLS抛弃了IETF为MPLS定义的繁复的控制协议族，简化了数据平面，去掉了不必要的转发处理，并增加了ITU-T传送风格的保护倒换和OAM功能。它不支持的特性有：PHP、精细的包丢弃算法、标签合并、ECMP等等。 TMPLS被设计成与它的客户信号和控制网络（如MCN、SCN）独立，它并不限定要使用某种特定的控制协议或管理方式，这给网络运营商选择不同的控制平面、管理平面和承载不同的用户业务留下空间。它承载的客户信号可以是IP/MPLS，也可以是以太网。TMPLS的连接具有较长的稳定性，这使它可具有传送网络所必备的保护倒换和OAM等功能特性。 以太网业务通过TMPLS传送，会用到MPLS-Ethernet互通机制，也就是PWE3技术。按照RFC 3985对PWE3架构的定义，PWE3是在包交换网络PSN（Packet Switched Network）上仿真电信网络业务的基本特性，以保证其穿越PSN而性能只受到最小的影响，这些业务包括E1/T1专线、帧中继FR、ATM、Ethernet等。IETF为PW定义了一组OAM功能。PW的维护工具BFD是一个轻量级的LSP-Ping和LSP-Traceroute，但是从传送的风格来看这个OAM工具依然需要较多的软件处理。 在标准化的进程上，TMPLS走在其它CE技术的前面，TMPLS架构（G.8110.1）、MPLS设备（G.8121）、MPLS OAM（Y.1711）、保护倒换（Y.1720/G.8131）的第一个版本在2006年2月的ITU-T SG15全会上得以通过。IETF对以太网PW的定义也已经成熟。 然而TPMLS在实际应用中不会像理论上这么简单，它与核心网络的IP/MPLS、边缘网络的MPLS、PWE3技术如何互通还在争论中，有意见认为TMPLS应该处于服务层，而在与核心网络互通时则是一个对等的模型，即在核心网络边缘终结TMPLS。支持PWE3也会给它带来复杂性。 PBT试图力挽狂澜 PBT着力于将以太网技术直接应用于以太网业务的传送。 PBT的一个基础是IEEE802.1ah定义PBB（Provider Backbone Bridge），即MAC-in-MAC技术，而MAC-in-MAC的来源是RPR的多层MAC帧技术。 MAC-in-MAC和PBB MAC-in-MAC是一种基于MAC堆栈的技术，用户MAC被封装在运营商MAC之中作为内层MAC加以隔离，增强了以太网的扩展性和业务的安全性。PBB使用MAC-in-MAC并引入了I-TAG。I-TAG更适合用来与其它的技术比如MPLS进行互通，它不再被用作标识一个虚拟的网络而是标识一个业务。 PBT结合电信网络特征、面向连接的以太网技术PBT（Provider Backbone Transport）在2005年10月浮出水面。PBT基于MAC-in-MAC但并不等同于MAC-in-MAC，其核心是：通过网络管理和网络控制进行配置，使得CE中的以太网业务事实上具有连接性，以便实现保护倒换、OAM、QoS、流量工程等电信传送网络的功能；使用Provider MAC加上VID（VLAN ID）进行业务的转发，从而使得CE受到运营商的控制而隔离用户网络；基于VLAN关掉MAC自学习功能，避免广播包的泛滥，重用转发表而丢弃一切在PBT转发表中查不到的数据包。 基于以太网桥接网络，PBT技术中VLAN ID被用作标识通向同一个目的地址的平行的以太网路径。VLAN ID不再是网络中全局有效，不同的DA可重用相同的VLAN ID。因为业务通过DA+VID的方式进行识别，VLAN ID的相同不会造成以太网交换机在数据帧转发中的冲突。在IEEE802.1D中已经定义了独立VLAN学习IVL（Independent VLAN Learning）的方式，即基于DA+VLAN进行转发，这与通常面向连接的技术比如ATM和MPLS基于局部有效的标签进行交换有所不同。 PBT技术承诺与传统以太网桥的硬件兼容，DAVID在网络中间节点不需要变化，数据包不需要修改，转发效率高，可支持面向连接网络中具有的带宽管理功能和连接接纳控制CAC（Connection Admission Control）功能以提供对网络资源的管理，通过网管配置或通过网络控制器NC（Network Controller）建立连接，可方便实现灵活的路由和TE。 PBT-Lite 在不基于MAC-in-MAC的情况下，PBT-Lite成为一种轻便的数据平面封装形式。PBT-Lite依然使用运营商MAC，但只有一层，它与传统以太网封装看起来没什么两样，但是转发的行为与PBT一致。接入的不同业务通过不同的映射方式转换成PBT-Lite的形式。 PVT趁势而上 在TMPLS先行一步、PBT强势出击的时候，PVT（Provider VLAN Transport）也奔赴到标准化的前台。 PVT的前身是VXC（VLAN Cross Connection），采用了类似ATM交换的机制进行可达两层VLAN TAG的交换。相对于VLAN stacking（IEEE802.1ad），MAC stacking（IEEE802.1ah）等传统的以太网技术，PVT引入了确定的连接性，可以支持电信级保护倒换、流量工程和Hard QoS，能支持P2P和P2MP业务，有一定的可扩展性。 在PVT中，使用VLAN ID来标识不同的业务实例，MAC地址对于数据转发没有意义。PVT可以基于一层VID，也可以基于SC；接入的以太网业务可以是带TAG的，也可以是基于端口的，还可以是端口TAG的形式；可以与现有的以太网交换机混合组网，在电信运营网络中并存；使用对外层VID（P-VID）分区段的方式进行PVT和Bridging的区分；VID区段的范围可根据需要进行配置。 无论从标准化的推动过程还是CE解决方案的角度，PVT和PBT都是两个相互竞争的技术。相对而言，PBT与传统以太网的兼容性和与其它网络技术的互通性优于PVT，而TMPLS已在标准化进程中抢占先机，以后的竞争，很可能将是PBT和TMPLS在实现成本上的竞争。 运营商需要做出清醒的判断 运营商之所以青睐CE，是寄希望于以太网的优势并借此降低CAPEX和OPEX，但CE会像业界所期盼的那样便宜吗？我们来看看传统以太网所具有的优势：即插即用、操作维护简单；芯片技术成熟、量产、性价比高；基于共享总线机制、用户接入无限制、应用灵活。但这些并不是CE的特点。 CE对以太网技术进行了不同形式的改造，包括MEF所定义的5个方面，再加上GMPLS统一控制、流量工程、网络安全等方面的需求。增加了这些电信网络的特征，“便宜”可能会是一个美丽的误会。所以业界对于以太网技术的CE化，应该慎重选择和增加所需要的功能，避免将这个充满希望的技术做得过于复杂。从这个角度讲，一个瘦的控制平面应该是运营商所希望看到的。 目前CE的网管和控制还是空缺，但网管可以确定基于ITU-T定义的传送网络网管功能进行扩展，而控制平面会与ASON控制兼容，将GMPLS作为控制平面信令的基础。 运营商对CE传送技术的选择，应该将CAPEX和OPEX综合考虑，这里包括了根据现有网络的特点进行改造。在TMPLS/PBT/PVT成为主流的以太网业务传送技术后，他们的服务层，可以根据业务的增长和网络的状况灵活选择MPLS/IP、Ethernet、SDH/Sonet、OTN、WDM等技术作为底层的传送技术。