城域電信級以太網崛起
1973年誕生的以太網，在其發展的數十年中，雖然出現了多種技術與以太網競爭，但都無法阻止以太網技術快速前進的步伐。今天，以太網無處不在已成事實，數據流中超過99%起源和結束于以太網接口，以太網一統網絡的趨勢更加明顯。基于以太網為核心的眾多新技術層出不窮，云計算、物聯網、移動互聯、數據中心網絡、40G/100G、虛擬化、802.11n、IP SAN都是業界關注的熱點。
以太網技術顯然已經超越了其最初的局域網起源，成為一種吸引人的、強健的解決方案。其中最引入矚目質的飛躍，便是電信級以太網CE（Carrier Ethernet）的引入。運營商可利用電信級以太網CE超群的效率和靈活性，部署高質量的、創造收入的新寬帶服務，同時大大減少CAPEX（投資成本）和OPEX（運維成本），使最終用戶可以享受到種類更多、更靈活和費用更低的服務。
一、 電信級以太網的發展
電信級以太網又稱運營商級以太網（CE，Carrier Ethernet），最早由城域以太網論壇（MEF，Metro Ethernet Forum）在2005年初提出。MEF的戰略旨在開發"電信級"以太網必要的規范，從而能打破以太網只能為局部地區服務的一般看法。按照MEF定義，電信級以太網技術主要以網絡能夠支持的以太網業務類型和業務所能夠達到的性能為衡量標準，并不專指某種網絡技術。其主要包括5個方面的內容：
標準化的業務（專線/虛擬專線、專用局域網/虛擬專用局域網）
可擴展性（業務帶寬和業務規模均可靈活擴展）
可靠性（低于50ms的保護倒換）
QoS（端到端有保障的業務性能）
電信級網絡管理（快速業務建立、用戶網絡管理）
圖1. 電信級以太網關鍵特征
電信級以太網CE發揮以太網內在的可伸縮性和靈活性，使其可以輕松地支持高質量、高帶寬的服務。通過運營商級OAM（操作、管理、維護）、服務質量保證和故障保護支持能力上的技術增強，電信級以太網已經能為大部分的關鍵應用提供標準化、高性能的服務。截至2010年，已經有750多家廠商和運營商得到了MEF的認證。以太網服務業務收入持續走強，根據Infonetics研究公司的預測，到2014年以太網服務業務的全球收入可以達到400億美元。Infonetics最新進行的全球服務提供商調查顯示，100%的受訪者聲稱會在2010年部署IP/以太網回傳網絡，65%的服務提供商計劃轉向單一IP/以太網回傳網絡。英國電信選擇電信級以太網作為21CN承載網技術，以支撐多業務的統一承載；德國電信利用電信級以太網技術實現全網的優化，提供每用戶20Mbit/s接入帶寬。
二、 電信級以太網的應用需求
新型的運營商級以太網服務被證明確實"有利于商業運作"。無論是提供城域內的基于Ethernet UNI的L2/L3 VPN業務，還是實現寬帶業務的匯聚，或者替代ATM/FR的傳統業務，以及未來移動網絡應用與FMC固定移動融合，電信級以太網CE都扮演著越來越重要的角色。我們分析運營商業務發展需求及網絡現狀，可以看到城域網建設體現出三大發展趨勢：帶寬提速、全業務承載、云級以太網演進。其中尤以"帶寬提速"最為重要，是實現后兩者的基礎和前提（如表1所示）。
表1. 三大客戶群帶寬提速需求
公眾寬帶的接入手段不斷豐富：DSLAM、WLAN、PON、Ethernet；應用越來越開放靈活：高速寬帶、P2P、視頻共享、IPTV、VOD。公眾客戶對帶寬的渴求幾乎是無止境的，這給運營商帶來兩難的選擇：如何平衡競爭導致的更低廉的價格與不斷攀升的客戶期待？電信級以太網簡單、自然、可靠、便利高效，更低的CAPEX和OPEX成為吸引世界各地服務提供商的關鍵原因。CE超強的大容量匯聚能力，使成本效益能得到充分體現。40G/100G以及更高速率以太網技術的不斷推出，也為網絡的長期發展提供保障。
針對政府、金融、大企業等集團客戶的VPN互聯專線業務一直是運營商"含金量"最高也最為重視的業務類別。隨著信息化程度的增加，企業互聯的需求也十分明確地向高帶寬、多業務、靈活擴展和低IT成本轉移，這給運營商傳統的專線提供模式（基于MSTP，ATM等）帶來巨大挑戰（如圖2所示）。#p#
圖2. 集團客戶VPN互聯專線發展趨勢
如圖2所示，根據數據統計，到2013年集團客戶企業互聯專線帶寬速率90%的線路至少都需要提速到10M以上，"如何以更低的建設成本，提供更高速的專線業務"成為運營商關切的重要問題。傳統企業互聯專線基于電路交換平臺。不支持帶寬復用，利用率低；不支持流量突發能力，靈活性差；帶寬持續升級困難，價格高昂。在中高速率的環境下支持能力弱，不適合長期發展。利用電信級以太網CE構建面向政企客戶的高速城域以太專線網絡，可以輕松實現全萬兆高速組網，具備大規模部署百兆專線能力。專線規模從幾百條到上萬條平滑演進，帶寬從10M向1000M平滑演進，整網采用較小的收斂比保證服務質量。相比傳統的MSTP/SDH專線而言，運營級以太網UNI用戶側為以太網端口，帶寬擴展時無需更換設備/線路，僅通過配置命令即可實現1M至1G平滑升級。利用電信級以太網CE能夠很好地完成傳統低速專線用戶到高速以太專線的帶寬升級和需求轉變，抓住以太專線市場的大好商機。
iPhone、Android及新一批功能強大的移動終端創新了大量應用，手機游戲、移動支付、GPS導航、PTT對講電話及無線互聯網接入等功能正日趨完善，帶寬的持續升級要求給移動回程網絡帶來前所未有的巨大壓力。運營商面臨著兩種抉擇，要么固守專為移動語音市場而設計的傳統技術，要么跟隨數據業務的浪潮而投入以太網的懷抱。2009年1月，MEF發布"移動回程電信級以太網實施協議"（MBIA），加速了基于以太網的移動回程網絡的有效實施。電信級以太網可以提供可測量、可控性、可靠性、性能保障、CoS、QoS，可以按需分配帶寬、減少風險性、隨市場及時變化，并易于實施。經實踐驗證，電信級以太網的性能和可靠性與SONET這類傳統的電信傳輸技術能夠很好地匹配。與傳統架構不同，電信級以太網的終端運行數據可以簡易地進行測量，商業模式也十分健壯。隨著下一代業務傳輸網絡為本地以太網開放接口，無線網絡運營商和制造商實現更高帶寬的戰略將變得簡單。
三、 關鍵技術及組網架構
電信級以太網技術流派眾多，廣義的電信級以太網技術包括PBB/PBT、VPLS、MPLS-TP。這3種廣義以太網CE技術目的都是希望能夠在保留傳統以太網的簡單、低成本等優勢的基礎之上，具有高可靠性、網管等電信級特征，滿足下一代城域網的要求。
PBB/PBT：屬于Ethernet+技術，直接在以太網上進行擴展。繼承了以太網的轉發策略，通過重新定義標準幀幀頭后字段等方式技巧性地修改了幀的結構，是在MAC in MAC（IEEE 802.1ah）基礎上的擴展。它通過區分運營商和用戶MAC提高了設備的安全性，并且通過引入面向連接的功能實現了以太網上的端到端的業務提供和管理功能。
VPLS：引入MPLS（多協議標簽交換）的封裝格式，本質上是二層隧道技術，它將以太網幀承載在MPLS隧道上，轉發的基本數據單元是MPLS標簽，轉發策略上拋棄以太網幀轉發，引入智能的MPLS標簽，對以太網幀的傳輸另辟捷徑。VPLS技術有效地結合了IP/MPLS、L2VPN以太網交換等多種技術的特點，支持點到點、點到多點、多點到多點的業務類型，能夠在較大網絡規模下支持電信級以太網服務。
MPLS-TP：MPLS-TP是MPLS的一個子集，數據基于MPLS標簽進行轉發，是基于MPLS的面向連接的分組傳送技術。和MPLS相比，MPLS-TP去掉了對路由信令的需求，并在數據平面進行了相應的簡化，目前的MPLS-TP技術采用基于預配置的業務管理方式。與其他電信級以太網相比，MPLS-TP技術本身更偏向傳送網技術。由于采用了MPLS作為業務層面，MPLS-TP對多業務的支持能力較好。但是MPLS-TP采用簡化的靜態配置功能在大規模業務部署和靈活性上存在限制。此外，由于對MPLS現有機制進行了簡化，MPLS-TP設備和現有MPLS設備的互通也可能存在問題
幾種技術彼此之間也并不是完全對立的，在實際應用組網中可采用一機多協議棧的方式，融合各自的優點，達到最佳應用效果。三種技術流派雖然各有差異，但仔細分析，它們在一些方面都采用了同樣的思路甚至同樣的關鍵技術來解決傳統以太網存在的問題。其中共性的關鍵技術包括：
高速城域以太網：以太網速率的不斷提高，其發展已經超越了"摩爾定律"預測的速度。10G以太網在提供基于以太網的城域承載網絡方面向前邁出了非常重要的一步，自從10G以太網標準于2002年7月在IEEE通過，目前多數設備廠商和用戶已經在提供和使用萬兆以太網設備，萬兆以太網的技術繼承了以太網技術優點，在用戶普及率、使用的方便性、網絡的互操作性及簡易性上皆占有極大的引進優勢，升級的風險非常低。帶寬10G足夠滿足現階段以及未來一段時間內城域骨干/接入網帶寬需求（現階段多數城域、骨干網帶寬不超過2.5G），并且萬兆以太網最長傳輸距離可達40公里，足夠滿足大多數城市城域網覆蓋。更高速的IEEE 802.3ba標準，即40/100G以太網標準已經在2010年6月獲得正式批準，這也為新一波更高速的以太網應用和核心交換產品鋪平了發展之路。
以太環網技術：環形拓撲結構簡單，便于層次化組網，轉發延遲相對確定，便于網絡管理，非常適合用來提供快速靈活的保護……如此多的優點使環網技術在現有的城域傳送網絡得到了廣泛的應用。傳統的以太網始終沒有解決快速收斂問題。任何鏈路的中斷會導致網絡長達數十秒的不可用，這對承載于網絡上的各種實時業務是難以忍受的。電信級以太網技術融合了以太網和環網技術的優點，革新性的提出以太環網技術，將以太網的低成本與環網的高可靠相結合，既可以大幅減少網絡自愈的收斂時間，而又不會增加投資額。方案領先的廠家，甚至還能夠做到以太環網業務保護時間與環網節點數目、設備負荷、網絡所承載業務、網絡流量等因素無關，尤其適合城域接入層大規模組網的需求。
基于MPLS的靈活部署：運營級網絡區別于企業級網絡的典型特點在于網絡規模大，連接數量多，開通和維護要求高，這導致網絡擴展性和易維護管理始終是運營商最關注的問題。傳統的傳輸技術是靜態配置的，依賴于外部的網絡管理系統和服務配置工具來計算和建立繞過故障點的路由，所有的配置和管理依賴一個集中的管理中心，管理中心收集全網信息，根據對信息的分析和判斷，再控制每一個設備做出反應。這種模式在簡單應用模式下取得了不錯的應用效果，但靜態配置模式隨著網絡規模的擴大運維復雜度會越來越高，難以適應網絡靈活部署的需求。以MPLS為基礎的技術引入，很好的解決了這個問題，MPLS的動態部署結合BFD等OAM故障檢測能力，被證明是更加經濟、更加可行的方案。
電信級以太網技術雖然取得了巨大發展，但仍然在持續完善，數據平面、控制平面的深入研究將推動整體技術體系不斷走向成熟。
四、 電信級以太網的部署路線圖
電信級以太網的部署更多的是以需求為導向，發展演進將呈現如下趨勢：
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圖3. 電信級以太網部署路線圖
對于不同的運營商，由于城域網的部署情況不同，其電信級以太網業務的部署策略也會有所不同。對于新興運營商，為了滿足未來業務發展需求，本著"先人一步，快人一招"的原則，可以直接部署電信級以太網。而對于傳統優勢運營商，在保護其現有投資的同時，為了在與其他運營商的競爭中取得優勢地位，仍需要部署以太網。可以首先在新的業務領域部署電信級以太網，并逐步將業務需求大的原有城域網絡改造為電信級以太網，原有城域網業務種類將逐步減少，電信級以太網絡逐步擴大，具備大客戶VPN專線、流媒體、話音以及移動業務統一承載能力。
圖4. CE城域網拓撲架構圖
城域網單網單平面，業務混合的模式將隨著業務發展進一步演化。現有城域網承載的公眾、集團客戶、基站業務模型各不相同，單網架構導致開放型互聯網業務與封閉型政企重要業務混合承載，安全風險大。業務難以做嚴格隔離，互聯網開放性流量可訪問到重要業務網絡，導致網絡安全風險大，需單獨增加安全設備投資。而且寬帶業務與重要業務模型不同，可規劃性不同。寬帶業務的網絡擴容或調整，必然影響關鍵業務承載的穩定性。而且單網部署存在較嚴重的流量迂回問題，城域內可終結的流量，都需要繞行城域核心層跨設備轉發，網絡流量模型需要進一步優化，以適應大規模城域高速業務的發展。因為經驗證明，"分網建設"在安全、網絡規劃和運維、設備投資等方面存在綜合優勢。城域網將呈現出獨立構建電信級以太網"精品第二平面"的趨勢（如圖4所示）。圖5. 請補充名稱
五、 向云級以太網（Cloud Ethernet）演進
虛擬化、云計算、物聯網等技術的成熟，將帶來城域承載網絡革命性的變化。構建在數據中心基礎架構上的內容服務將成為核心，接入終端會更加人性化，而作為中間承載的網絡層會演變為更具彈性，支持業務靈活、動態、可靠生成的 "云載網"。
電信級以太網（Carrier Ethernet）向更高等級的云級以太網（Cloud Ethernet）演進值得我們期待！
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