在接入网络中迁移到以太网

作者：Asif Hazarika 

边缘的嵌入式设备正在推动接入网络中的网络带宽需求每年翻一番，而基于以太网技术的开放标准的优势正迅速成为实现这一目标的途径。对接入网络中正在进行的活动的讨论揭示了关键问题。

由于多种因素，以太网已成为企业、家庭和嵌入式应用程序中的主导网络技术，包括其符合开放标准、可扩展带宽、供应商之间的强大互操作性以及低拥有成本。新兴的运营商以太网标准使端到端网络能够提供快速可扩展的带宽、可靠的服务质量以及与运营商级网络相关的高可用性，同时显着降低运营商的 CAPEX 和 OPEX。

随着宽带连接在全球范围内的普及，在宽带连接中提供丰富的服务非常重要。这些服务的基础是下一代网络传输，不仅可以支持互联网协议 （IP） 连接，还可以支持以太网和传统连接，例如异步传输模式、帧中继、时分复用等。

网络带宽现在每年翻一番，这显然是由支持点播视频、社交网络、移动应用程序和游戏的新服务推动的。在全球服务提供商和设备制造商的支持下，运营商以太网技术正在成为加速利润的成熟平台。此外，尽管运营商以太网一开始是提供对 Internet 的最后一英里访问，但它越来越多地在供应商网络中使用。

扩展当前网络

当今的大多数基础设施都基于传统的同步光网络 （SONET）。这些网络是专门为电信设计的，具有服务提供商所要求的弹性、高可用性和可管理性的所有特征。然而，在构建这些网络时没有考虑的是，它们必须以更高的速度运行，并且需要提供当时未知的许多其他类型的私人和公共服务。

在客户端，以太网设备可以输出 100 Mbps。在这种速度下，从 CAPEX 和 OPEX 的角度来看，SONET 网络很难以经济的方式跟上。传统的 DS1/T1 线路以 1.544 Mbps 运行；准同步数字体系等效 E1 以 2.04 Mbps 的速度运行。为了匹配这些速度，需要运行多个 T1 或 E1，这增加了配置、保护和管理的复杂性。图 1 说明了 SONET 成本相对于以太网的增加。

图 1：对于高于 10 Mbps 的速度，SONET-SDH 的成本是以太网的 6 倍。（图片由城域以太网论坛提供。）

虚拟专用 LAN 和租用线路等以太网服务使全球企业能够在较大的地理区域内进行连接，已经变得流行起来。在传统 SONET 接口上提供这项服务是一项挑战，并且会在竞争激烈的市场中推高成本。随着企业全球化以扩大覆盖范围并降低成本，以太网服务在企业中越来越受欢迎。许多企业现在都在使用虚拟专线服务（VPLS）。

随着对带宽需求的增加，供应商被迫升级他们的网络。服务提供商面临的最大挑战之一是增加每用户的平均收入并以更低的每比特成本提供服务。这就是以太网成为传统 SONET 技术的可行替代方案的地方。以太网是一个众所周知的无处不在的实体，规模经济使其成为一种非常可行的替代品。

在过去的五年中，各种标准机构已经开始努力将以太网开发和标准化为运营商级技术。运营商级以太网的开发旨在为以太网提供最初为企业开发的以太网中缺少的运营商级功能。参与这项工作的四个重要组织是互联网工程任务组（IETF）、城域以太网论坛 （MEF）、电信标准化部门 （ITU-T） 和 IEEE 802.1 工作组。

旨在为以太网提供运营商级特性的技术包括：

· 提供商桥接（IEEE 802.1ah）
· 多链路透明互联（TRILL）
· 最短路径桥接（IEEE 802.1aq）
· ITU-T保护倒换（ITU-T G 8031、G 8032）
· 连续性故障管理（CFM、IEEE 802.1ag）
· 提供商骨干桥接（IEEE 802.1ad）
· 第一英里以太网（EFM、IEEE 802.3ah）

从运营商以太网的角度来看，城域网和接入网提供了几种专线服务：

· E-line： MEF定义的服务，相当于IETF Virtual Private Wire Service （VPWS），或ITU-T Ethernet Private Line/Ethernet Virtual Private Line （EPL/EVPL）
· E-LAN： MEF定义的服务，相当于IETF VPLS或ITU-T；用户网络接口 （UNI） 设备启用服务，也称为分界设备（参见图 2）
· E-TREE：一种特殊的点对多点案例

通过具有运营商级属性，以太网现在可以端到端地用于在物理上独立的位置为客户提供服务。多协议标签交换（MPLS）几年前首次在分组网络核心中引入，从那时起，通过提供专线服务而得到普及。

图 2：用户网络接口 （UNI） 支持 E-LAN，这是一种由城域以太网论坛定义的专线服务。

接入网络所需的服务

在视频点播、IPTV、社交网络和其他需要大量容量的应用的推动下，对高带宽连接的需求导致了 DSL、千兆无源光网络 （GPON） 和其他基于以太网的服务的引入宽带连接，以及支持这一点的接入基础设施正在迅速转向以太网。同样，3G 智能手机正在转向长期演进 （LTE），这意味着 4G 将推动对无线回程网络的接入设备的类似需求。在本地以太网中拥有完整的运营商级以太网功能将能够交付端到端以太网解决方案。

引入基于以太网的客户端设备需要匹配的以太网接入设备 （EAD） 连接到接入聚合网络。因此，从 T1/E1 链路向具有消费电子功能的纯以太网的迁移已经在进行。已开发 EFM 以将以太网的功能扩展到接入。

图 3 左侧显示的链路是以太网 10/100 连接，它们已聚合到连接到 EAD 的 GbE 链路中。通常，聚合设备和 EAD 之间的链路由使用 CFM 监控的冗余链路保护。如果一个链路丢失，则检测到故障并切换到健康链路。这些标准与提供商网桥和提供商骨干网桥一起，提供了必要的框架，以实现从接入节点或 UNI 通过 WAN 到终端节点的连接和路径。

图 3：聚合成 GbE 链路的链路连接到以太网接入设备（EAD）。

由于构建可扩展的运营商以太网网络涉及大量基于标准的通信协议，希望降低风险和加快上市时间的设备供应商应考虑采用全面的现成软件平台。为了加速引入运营商以太网功能，IP Infusion 推出了 ZebOS 网络平台，这是一套全面的 IPv4 和 IPv6 第 2 层/第 3 层 MPLS 和城域以太网协议，支持以太网和 IP/MPLS 网络之间的完全互通。

ZebOS 为跨越企业网络和提供商网络的许多不同类型的网络元素提供支持。除了模块化、可扩展和可移植到各种单核和多核硬件和软件平台之外，运营商级软件架构还提供弹性、高可用性和高性能。

端到端以太网提供了许多优势，使网络更具可扩展性，以更低的每比特成本提供运营商级的高性能。它的易用性和部署在 CAPEX 和 OPEX 方面提供了巨大的回报。我们相信，将运营商级以太网迁移到接入网络可以实现这一承诺，全球部署该技术的主要运营商已经看到了好处。