概述

以太网技术作为一种最盛行的局域网技术,不论在办公室还是在家庭联网方面都获得了广泛应用,速率从发展到,同时也出现了以为代表的多种无线以太网技术,应该说在以计算机为主的客户端方面 ,以太网技术已经占据了统治地位。所以很自然,人们也希望以太网技术能够突破局域网限制,应用到广域互连,至少首先应用到城域网环境。

目前在无论在标准化组织还是相关国际会议上,如何将以太网技术扩展到广域网环境是目前的一个研究热点。首先我们需要区分广域以太网技术和广域以太网业务,由于出现两个局域网之间互连或者一个以太网终端远程接入企业局域网的需要,因此出现了诸如以太网专线、以太网专网、以太网虚拟专线、以太网虚拟专网等广域互连业务,这些都称为广域以太网业务,可以通过传统的SDH技术或者改进后的MSTP技术来实现以太网业务的承载,也可以通过广域以太网来承载。

广域以太网目前主要是指以太网应用到城域接入和城域互连,有时候也称为光以太网或城域以太网。通常由于应用环境与局域网有很大不同,一般都在尽量兼容原有局域网标准的基础上,对以太网技术做大量的改进,例如对帧结构进行扩展,增加运营商的专用VLAN和MAC,改变原有的广播式业务模型和STP树算法。广域以太网 指应用于广域环境,又可以满足运营商电信级要求又能很好地兼容原有的以太局域网的新型以太网技术。一个更 具体的定义是指通过802.lad和802.lah桥接协议形成的以太网传送1。

发展广域以太网的原因

发展广域以太网有下面几个原因。
  1.IP和以太网已经占据大多数终端应用,特别是出现以太网专线和以太网互连的需要。而以太网是传送这两 类业务的最天然的技术手段。IP业务或者以太网业务通过以太网方式互连,广域网设备处理开销应该最小的。所以当一方面当广域网上IP数据业务比重大大超过语音业务,而另一方面,以太网在有线和无线局域网中比重越来越大,很自然希望以太网技术能够扩展到局域网之外。

2.现有的传送手段还不能有效地传送IP和以太网业务。通过层2的ATM和FR技术传送,尽管能够有较好的QOS保证等,但是在效率、设备价格、易管理等方面与成熟的以太网技术有较大差距。通过层1的SDH或者改进 的MSTP技术承载,固定的时隙结构又很难适应IP/以太网业务的动态性要求。现有的传送手段主要为以话音为主的电路型业务服务的,在广域网上还没有十分适合于传送IP和以太网业务的传送手段 。

3.以太网本身具有的简单性、低价格、易配置和扩展性等特点对电信运营商有很大的吸引力。使得以太网在局域网环境下取得巨大成功的这些因素同样可以考虑在新的广域以太网协议中继承,并且以太网对业务很好的适 配能力是符合当前广域网的IP业务占主导地位的形势需要1。

问题与方法

尽管很自然地将以太网技术应用到广域互联网中,但是,真正在城域网环境中广泛使用以太网技术还存在许 多问题,城域网论坛在这方面做了很多先导性的标准化工作。

扩展性

以太网技术的一个重要特点是即插即用,这是以MAC地址预先配置和局域网内广播为代价,因此,一个大的局域网里不可避免存在MAC广播风暴和MAC地址表项数急剧增加。因此,即使在较大的局域网也会采用层次化的结构,即采用VLAN,因此当将以太网扩展到广域网环境下,也需要增加适合运营商的VLAN堆栈。这是因为一方 面VLAN只有12位,另一方面,运营商不能对驻地网的VLAN分配做自己的要求。但是,即使是采用802.lad,仍然存在MAC表项剧增问题,当一 个客户报文从一个交换机多个端口进出时,该交换机仍然需要学习该VLAN的所有MAC地址,因此,在802.lad基础上,由提出802.lad在以太网报文的上封装一层运营商的专有源MAC地址和目的MAC地址。这样可以将客户层以太网报文和运营商的以太网报文完全隔离,两者可以采用不同的业务模型,例如在客户以太网范围内可以MAC地址学习和广播,以及建立STP树,而在运营商层次可以采用其他以太网业务模型1。

业务模型

通过Q-in-Q和Mac-in-Mac等改进使得广域以太网可以和局域以太网很好地隔离,但是传统以太网跨交换机的桥接协议在广域网环境下是不合适的,无论是基本的STP协议和改进后快速RSTP协议,在故障情况下重建新的无环路由汇聚时间太长,仿真发现即使对较快的协议在一节点网络配中,某些情况下仍然需要数秒钟的稳定时间。因此需要改变原有的以太网业务模型。考虑到运营商业务运营的要求,因此对Ethemet进行改进使能提供点到的业务连接能力,而且可避免使用STP协议等问题。

目前使广域以太网能够提供点到点连接能力的方案有多种,有两种比较典型,一种使结合MPLS提供连接能力,一种是使用802.lad以目的地址和VLAN ID结合起来作为建立连接的识别标志,通过配置等手段建立连接1。

以太网OAM

原有局域网环境下以太网的OAM运营管理功能很弱,但是广域网环境下以太网也必须增强其OAM能力,特别是考虑到广域以太网采用面向链接的业务模型,因此以太网OAM应该包括诸如配置、故障检测和定位,远端告警、连接验证、性能检测和管理等功能,能提供一些诸如以太网环回、MAC ping以及SLA量测等基本能力。目前,以太网OAM标准化主要在ITU Y.17ethoam和IEEE 802.lag框架中进行1。

综述

经过对局域以太网技术的改进,广域以太网技术正逐步满足实际运营的要求,特别是广域以太网一方面兼容 了原有的帧结构,另一方面改变原有的业务模式,采用面向连接的转发机制,应该说技术演进是比较成功的,目前相关的标准、认证和设备已经开始出现。

但是,无论是MSTP还是广域以太网承载IP业务都或多或少地存在些不足,两者各有所长,因此未来一段时间仍是两者在竞争中共存发展的一段关键时期 1。