弹性分组环技术与应用（上）

目前在网络建设中一个非常重要的趋势就是以分组交换为基础的技术逐渐从局域网迁移到广域网中去。城域网中迅速增长的数据业务量已接近或超过语音业务量。为程控交换网传输而建设的电路交换网络很难有效承载迅速增长的数据业务流并提供新业务，而且运营商还要为维护一个庞大的网络而付出巨额开支。所以大多数人认为，以分组为基础的传输技术是更适应城域网升级的技术。

　　城域网里的以太网技术

　　简单的说，以太网业务就是通过以太网接口（10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps、10Gbps接口）来提供数据业务。以太网业务与传统的租用线、帧中继或者是ATM等数据业务相比一个最关键的区别在于业务接口的升级能力。对于传统的数据业务，不同速率的业务需要不同的物理接口。以太网则采用了统一的物理接口。以太网技术从10 Mbps发展到100 Mbps 再到1 Gbps，直至现在的10 Gbps已有25年的历史。现在的千兆以太网可传输70公里。以太网技术在企业网中已处于主导地位，几乎所有跨越因特网的数据分组在发端和收端都是采用以太网的帧格式。如果数据分组的整个传输/交换过程中都是采用一致的分组封装格式，将会消除适配到其他协议层次而带来的协议开销、设备开销(例如ATM和SDH设备)，并且减少网络的复杂度。可以说，在处理IP分组方面，采用以太网帧格式能够最大限度减小复杂性而且降低成本。

　　目前城域以太网的解决方案与局限性

　　现在城域网的解决方案主要有两种：

　　基于SDH的解决方案，并逐渐增加了支持分组交换的板卡，向MSTP方向发展。

　　基于以太网的解决方案，逐渐出现了诸如FSTP等技术来提高服务质量。

　　1.基于MSTP的混合传输网组网方案

　　随着Internet的发展，在长途骨干网方面出现了高速路由器网络，为了提高网络带宽的利用率，POS技术取代ATM技术用于高速路由器间互联。由于高速路由器成本昂贵，不可能将其在城域网接入层大规模部署，因此在提供Internet接入的网络中，一般在接入层采用低成本的L2/L3以太网交换机组网。但以太网交换机无论采用生成树或路由技术提供路由保护，其收敛时间维持在秒级，很难达到电信级的要求。因此一种解决方案是在网络接入层L2/L3交换机和网络核心层高速路由器间部署SDH环，由SDH环为以太网中继提供承载带宽并提供50ms环保护。

　　某些提供SDH解决方案的传输厂商将POS技术应用到传输设备上，即EOS技术(Ethernet Over Sonet)。这样，传统的SDH设备就可以对外提供以太网口，直接承载以太网业务，称之为MSPP(多业务服务配置平台)，在中国则叫MSTP(多业务传送平台)。

　　在网络边缘部署二层或三层以太网交换机，网络汇聚层采用MSTP设备直接提供以太网口，为以太网中继提供点到点传输通道，以太网映射方式采用PPP或ML-PPP。例如：将10BT映射到1~5个VC12中，100M映射到1～2个VC3中。这样网络边缘的以太网交换机就可以直接和核心层的路由器相连，由SDH层为以太网中继提供50ms环路保护，当光纤中断时，以太网交换机不需要STP提供保护带宽功能，而由SDH层提供此功能。另外，以太网交换可通过电口同MSTP设备互通，而不需要使用光口在以太网交换机间互联，大大节约了以太网交换机设备的成本。通过这种组网方式，可实现高速Internet接入服务，同时可以在SDH上承载专线服务。这种组网方式可以概括为MSTP+Ethernet+PSTN组网方式。

　　这种组网方案的弊端在于：

　　仍然是多网重叠建网模式，只不过将ATM技术换成了POS/EOS技术。

　　将骨干网上大规模应用的POS技术应用于接入/汇聚层的MSTP设备上，表现为EOS，成本昂贵。

　　由于提供的业务是点到点以太网透传，需要对每个业务预留带宽和保护带宽。如果对3个以太网交换的业务进行汇聚，如果采用2.5G的SDH环，每个以太网交换机的中继可得到417M带宽的通道(2.5G/6=417M)。在实际网络部署中，接入层以太网交换机极多，每个交换机中继可分配的带宽＝环路带宽/(以太网交换机数目*2)。由此可见，点到点连接越多，以太网交换机的中继带宽越小。

　　各个以太网透传通道间没有任何复用关系。某些通道可能在某个时刻数据流量很大，而环路不能为它实时提供更大的带宽，其它通道可能此时却处于空闲状态。数据交换的特性在于突发性，只有通过统计复用才能降低网络造价。

　　对每个以太网透传业务都提供一次PPP/ML-PPP映射和解映射，成本开销大。

　　以太网映射采用PPP或ML-PPP方式，映射效率低。PPP采用Flag帧定界方式，需要在映射的过程中进行字节填充和去填充。ML-PPP虽然支持多个VC通道绑定，部分解决了以太网和SDH VC间的速率不匹配问题，但是在映射的过程中需要进行分组拆分，并在对端进行分组的排序重组。如果对100M采用VC-12的ML-PPP映射，需要将以太网分组拆分为48份，系统处理效率和性能极低。

　　这个网络仅能对用户提供没有服务质量保证的Internet接入服务，用户分组基于MAC/IP地址进行非连接交换，不能基于每个用户提供多种服务质量等级和灵活的带宽设定。

　　对于以太网的业务配置需要进行两层配置，现需要配置好环路上分配给以太网的SDH带宽，然后才能进行以太网业务配置。

2 基于以太网的解决方案

　　以太网在环形拓扑结构上又如何呢？对于数据流来说，以太网交换机制确实是有效地利用了带宽，提供了一个简单而且便宜的方案。然而以太网只是为点到点或者是网状网的拓扑结构进行设计的，并不能适用于环形拓扑结构。

　　与SDH不一样，以太网没有基于环的快速保护机制，而是利用生成树协议去避免循环。当光纤中断时，需要把故障信息依次传给上游节点后再进行恢复，保护倒换时间十分长。链路层的汇聚（802.1ad）能够提供链路层的保护，但它相对于50毫秒的快速保护来说仍需要500毫秒，不适合提供路径的保护。

　　城域网内以太网交换机组网通常采用双归形组网，浪费大量的光纤资源。

　　以太网交换面向非连接，可以在单独链路上提供COS，却不能提供全程服务质量保障机制。