侯自强
面对互联网挑战电信业正在进行电信转型，宽带业务是运营商战略转型的关键，宽带网需要适应业务转型的需求，通过网络技术转型为业务转型提供基础。城域网是网络技术转型的重要环节。电信运营商希望汇聚网和城域网即能支持面向广大消费者的运营在公共互联网上的多媒体、新媒体业务，又能够支持面向企业、大客户、VIP的运营在可管理的IP网上的有QoS 保证的安全的连接型业务。目前电信运营商的城域网和汇聚网主要是SDH网和MSTP平台不能很好满足这一需求，运营商级的城域以太网应运而生，得到各大运营商的青睐正在成为城域网的主流。城域以太网有两重含意，一是指城域以太网业务、二是城域以太网基础设施。
1、城域以太网业务
现在有很多电信运营商和业务供应商都在提供以太网业务,已经将以太网业务扩展到了城域甚至是广域的范围内。现在大量用户在使用以太网业务,而且这个数字还在快速增长。此前电信运营商在SDH网络上以TDM方式向用户提供各种专线业务。现在开始转向以太网。以太网业务可以提供和出售连接，主要业务包括：以太网专线EPL、以太网虚拟专线EVPL和以太网局域网ELAN。与传统时分复用(TDM)以及其它的2层提供专线业务相比具有一定的优势，表现在城域以太网快速发展的原因是简单、可以快速布设、 带宽可扩展和粒度可变、内部开销低、时延比采用3层的系统底、城域网(MAN)和广域网(WAN)采用同一个协议、较低的维护成本和建设成本开销等方面。例如与TDM?FR或ATM接口相比,费用可能会低25%-40%；比起高速SONET接口,费用能降低至10%以下。
目前美国的Vorizon公司英国的BT等大运营商都在提供城域、国内和全球的以太网专线和虚拟专线业务，提供城域和以太网局域网业务不久将提供国内和全球的VPLS业务
2、 城域以太网做为基础设施
过去十多年电信运营商投巨资（2000亿美元）建设SDH城域网，目前主要的城域传输基础网是SDH网。开始发展以太网业务最经济有效的方法是运行在已经有的基础网络SDH网上。最简单的方法是在现有基于SDH的MSPP和MSTP平台中插入以太网卡，即可以架构城域以太网提供以太网业务。
随着宽带业务的快速发展，已经有的城域SDH网的带宽已经不够用了，需要建设新的城域以太网。一些新加入的竞争者也需要建设城域以太网。为满足未来宽带互联网接入的需求必须大规模降低城域网的技术和运营成本。基础网络转型的问题提上日程。最经济有效的方法是在光纤（或CWDM）网上直接架构10GE/100GE城域以太网。这时城域以太网成为基础设施。这种电信级的城域以太网提供汇聚、复用、保护、长距离传输、故障隔离、端到端QoS等各种功能。以太网业务将运行在这种城域以太网上。城域以太网可以以传统技术两倍的代价，提供7－8倍带宽。广域以太网成本比传统技术低20－30％。此外以太网端口比路由器端口要便宜很多。
IDC调查显示，2004至2009年间，以太网业务增长将主要集中在三个方向：三重播放－宽带多媒体、企业大客户－商业互连以及无线汇聚-做为蜂窝基站的上联干线。100%的欧洲运营商用以太网做宽带汇聚，这一比例在亚洲，美洲分别是67％和60％，而ATM的使用则在快速下降。目前我国固网运营商正如火如荼进行的城域网改造和建设也是基于前两个新业务对网络提出的新需求。今后随着移动牌照发放，城域以太网还将提供对蜂窝基站接入网或宽带无线电接入的上联干线。
Infonetics 对25个顶层服务商的研究结果表明：以太网持续走向主流，在城域将居主导地位。在未来10－20年 SONET/SDH 将逐步减少到消失。基于以太网的接入和汇聚环/网所占比重在2005为35％，2007年达到60％。在WDM上提供以太网的运营商的比重从2006年的80％提高到2007年的92％。在SONET/SDH上提供以太网业务的运营商从2006的88％降低到2007的60％。48％的运营商计划部署下一代混合以太网-WDM- SONET/SDH 设备。
最新研究报告称，在铜缆以太网产品、运营级以太网交换机和路由器强劲增长带动下，全球城域以太网设备销售额呈现飞涨，从2005年不足50亿美元，到2009年将超过150亿美元。报告显示，在2005年到2009年的5年期间，城域以太网设备销售额将累积达到496亿美元。
3、 城域以太网技术进展和标准化
城域以太网的快速发展出现了不同的技术，其标准化工作已经开始。国际上标准化组织(包括IEEE、ITU以及IETF等)开始制定关于以太网业务和技术的标准。其目标是发展一种面向连接的点到点的分组传输方法，可以为网络运营商提供高级保护、监视和控制。根据采用技术不同目前分为两大阵营：一是将MPLS技术引入传统以太网，以VPLS为代表，称为传输MPLS(T-MPLS)。另外一个是对传统以太网进行技术革新，以MAC-in-MAC为代表称为PBT。
3.1 、T-MPLS
城域以太网要提供ELAN业务技术需要解决如何连接分布在较大范围内的用户点。一种解决方法是利用虚拟专用网（VPN）技术来为企业用户提供诸如跨区域的分支办公室网络连接以及Internet接入等服务。第三层VPN（L3VPN）技术，存在着技术复杂，对网络、操作人员的要求高等缺陷，而且还不能很好地提供多点到多点业务。而第二层VPN（L2VPN）技术也仅能提供点到点的连接，其应用则被限制于骨干网络之间的互连，当提供点到多点或多点到多点业务时，其所需要的连接数量将随着用户数量的增加呈几何级数增长。
IETF发展的VPLS（Virtual Private LAN Service，虚拟专用局域网业务）是城域以太网技术中的一种，该技术能够有效的连接各个接入点，并在该网络拓扑上实现点到点、点到多点、多点到多点的以太网业务。VPLS利用IP/MPLS的广域骨干网络为企业用户提供了一种仿真的LAN连接。VPLS本质上是L2VPN技术与L3VPN技术相结合的产物，利用IP/MPLS域对网络进行一定程度的分级，将L2服务限制在入口/边缘网络中。根据组网需求，利用VPLS技术组建的城域以太网可以有两种构成方式。一是为接入网络提供2层服务，为汇聚和核心网络提供3层服务。另外一种方式是为接入和汇聚网络提供2层服务为核心网络提供3层服务。VPLS技术有效地结合了IP/MPLS，VPN，以太网交换等多种技术各自的特点，实现了最为重要的在广域范围的多点到多点LAN的互连。
VPLS目前已经成为运营商提供以太网局域网，在城域网上实现大客户VPN业务的一种主要方式。由于VPLS技术出现较早，标准已经相对成熟，而且支持厂商也很多，使其应用范围更广。一些传统运营商如法国电信等已经开始部署VPLS网络，而在中国香港和韩国之间也准备通过城域以太网推出全球首项运营商间VPLS业务。国内镇江电信也已经开通了VPLS业务。
这种将VPLS技术用于城域网二层结构方法的主要问题是系统比较复杂，导致建设和运营成本高。
这种方法过去两年在ITU-T制定标准，得到阿朗、爱立信、富士通、华为、Tellab的支持。
3.2、PBT
与IETF自上而下改造城域网的出发点不同，采用自下而上的方法革新传统的以太网技术，实现运营商级以太网—IEEE802.1ah (MAC-in-MAC)。“MAC-in-MAC”是在运营商网络的边界点将用户的以太网帧外面再封装运营商的以太网帧头，从体系结构上将传统以太网革新为层次化的结构，可以消除传统以太网的平面结构带来的MAC地址学习与泛滥、STP协议相互影响等安全隐患。中国电信某省的电信级城域网采用北电解决方案基于IEEE802.1ah（M in M），可以建立一个覆盖整个城域的二层以太交换网，全网支持3万个VPN，每个VPN都有自已独立的转发表，且每个VPN内支持4096个VLAN。可以提供安全可靠全程全网的虚拟专网业务（支持点到点、点到多点和多点到多点），不需要上一级网络的介入。运营商级以太网交换机拥有能隔离用户和电信运营网络的安全机制（UNI）。其全局MAC地址转发表，不包含最终用户的MAC地址；而且不同用户VPN的MAC地址表也是分离的。运营商网络受到了保护，用户网络也受到了保护，安全性大大提升。再配合可为以太网提供面向连接转发模式的PBT(Provider Backbone Transport)技术，城域以太网将完全实现流量工程、通路监控、保护倒换、多业务承载等路由型城域网所能提供的功能。PBT技术增强了以太网的确定性，为运营商指明以太网服务穿过网络应该采用的路径。PBT通过为实时服务保留带宽的方式确保了服务质量，即便是连接中止，PBT还保障了50毫秒的服务恢复时间。PBT还有助于解决以太网的可扩展性问题。PBT与IEEE802.1ah的结合可以满足城域内几百万用户同时享用以太网服务。
目前，北电网络发展PBT技术产品已经得到了以英国电信等运营商的认可，并有望在英国电信下一代网络21CN计划中得以实际应用。2007年IEEE开始制定此标准称为“PBB-TE”(Provider Backbone Bridging-traffic Engineering)。得到西门子、Extreme、Meriton World Wide Packets等的支持。。
4、城域以太网网论坛MEF
城域以太网论坛(MEF)是一个全球产业联盟，拥有大约80家机构，包括电信服务提供商、网络设备/软件制造商、半导体制造商以及测试机构。MEF的使命是加速运营商级以太网网络及服务在世界范围内的采用。MEF开发运营商级以太网技术规范和实施协议，以此来推动全球运营以太网的互用性和应用。
城域以太网论坛特别成立了MEF技术委员会，专门负责制订城域以太网体系结构、网络管理、协议/传送以及城域以太网业务等四个方面的功能框架定义和业务实施策略。
城域以太网论坛（MEF）是一个在全球专注于加速以太网技术用于城域网的国际非营利组织。为了实现与传统电信级传送网相同的可靠性，使之有可能作为今后运营商传送网的一种新的可选技术，城域以太网论坛特别成立了MEF技术委员会，专门负责制订城域以太网体系结构、网络管理、协议/传送以及城域以太网业务等四个方面的功能框架定义和业务实施策略。
城域以太网的体系结构定义为纵向三层结构，从下至上依次为：传送层、以太网业务层、应用业务层。传送层实现数据的传输，如前所述它可以使用以太网、SDH、ATM等各种技术。如在符合IEEE802.3ae标准的10GE接口中，出现两种方式，分别称为WANPHY和LANPHY。WANPHY接口通过将10GE以太网帧封装在10GSDH帧中传送，数据链路层之下还有SDH帧，物理层是透明比特流。但是10GELANPHY接口，则是将10GE以太网帧直接通过裸光纤或波长中传输，链路层之下就是透明比特流构成的物理层；传输媒介可以为光纤、铜线、同轴电缆和无线等。以太网业务层实现传统的以太网MAC层功能，基本原理仍然遵循以太网网桥特性。应用业务层提供各种业务，如语音、视频、数据业务等。城域以太网是一个承载网，而不是业务网。
为了提高城域以太网的管理能力，MEF提出了网络管理的结构和端到端OAM＆P技术。在网络管理结构方面，MEF提出在NMS（网络管理系统）和EMS（网元管理系统）之间使用网络的观点进行管理。以统一的方式对多种网络技术进行管理。在端到端OAM＆P技术方面，MEF认为，根据城域以太网的分层结构，每层均应有基本OAM监测能力。以太网业务层的OAM功能独立于底层传输技术，这使采用不同的技术提供以太网业务有很大的灵活性，同时它不影响现有的故障发现和检测功能。每层的OAM功能可以互相增强，并提供更好的故障发现和监测功能。
结束语
城域以太网（运营商级以太网）技术已经日趋成熟。它可以大幅度降低城域网的建设和运营成本,降低CAPEX ,同时满足宽带接入互联网业务和接入可管理的IP网（NGN）的需求。因此受到运营商的青睐。世界上各运营商开始大规模用城域以太网来改造其城域网和建设新城域网。城域以太网正在成为城域网的主流。
此文原发表于2007 10《中国新通信》杂志
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