城域以太网业务

    作者：毕立波  葛坚

    一、城域以太网业务产生的背景

    现在有很多业务供给商都在提供以太网业务,一些供给商已经把以太网业务扩展到了城域甚至是广域的范围内。

    现在有成千上万的用户在使用以太网业务,而且这个数字还在快速增长。以太网业务和时分复用(TDM)以及其它的2层业务相比具有一定的优势：

    ·轻易使用：以太网业务是通过标准的､已经得到广泛认同的以太网接口来提供的,因此使用起来比较方便；

    ·灵活的带宽可扩展性：增加以太网业务带宽,只需要配置需要的带宽；

    ·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:比起TDM､FR或ATM接口,费用可能会低25%-40%；比起高速SONET接口,费用能降低至10%以下。

    TDM和其它的2层业务的带宽扩展能力较差。假如要增加非以太网业务(T1､T3､FR､ATM等)的带宽,可能要增加新的硬件(接口､设备)或者进行新的业务配置(不同的协议､技术),这样就会导致大量的资源浪费。

    以太网的带宽已经从最初的10Mbit/s发展到了目前的10Gbit/s,但这些带宽大多还仅局限在局域网内部。随着局域网带宽突飞猛进地增长,城域网和广域网带宽的瓶颈开始凸现,ATM和帧中继等传统电信业务已经跟不上局域网带宽的增长步伐。因此业务供给商都在把以太网业务向更广的范围——城域网甚至广域网拓展。本文对城域以太网业务的定义和类型进行了相应的探讨。

    二、城域以太网业务的定义

    基本的以太网业务模型如图1所示。CE设备通过标准的10M、100M、1G或者10G以太网接口通过UNI连接到网络上。业务是从用户的角度来定义的,城域以太网(MEN)中的多种传输技术和协议都可以支持这种业务例如SONET､DWDM､MPLS､GFP等。但是,从用户的角度来看,UNI用户侧的网络连接是以太网。

    图1  以太网业务的基本模型

    以太网业务的一个要害属性是以太网虚连接(EVC)。城域以太网论坛(MEF)对EVC的定义是“两个或者多个UNI的一个结合”,此处UNI是标准的以太网接口,它是用户设备和业务供给商的城以太之间的分界点。城域以太网论坛定义了两种类型的EVC：点到点和多点到多点。EVC需要执行两个功能：

    ·连接两个或者多个用户站点(或UNI),并在它们之间传递以太网业务帧;

    ·防止不属于同一个EVC的用户站点之间交换数据。这个能力使得EVC可以为数据提供类似于帧中继或者ATM永久虚电路(PVC)的私密性以及安全性。

    在EVC上传递以太网帧有两个基本的原则:

    ·业务帧一定不能再传回它的发起UNI；

    ·传送的业务帧必须携带MAC地址,而且业务帧的内容不能改变。也就是说,从源到目的地,以太网帧不能改变。而在典型的路由网络中,会去掉并且丢弃以太网帧头。

    根据这些特性,可以利用EVC来构建一个2层专线或者VPN。

    三、城域以太网业务的架构

    1.以太网业务类型

    (1)以太网线路(E-line)业务

    E-Line业务在两个UNI之间提供点到点的EVC,在一个UNI的物理端口上可以提供一条以上的点到点EVC。如图2所示。该业务最简单的形式是为在两个方向传递的数据提供对称带宽,但是没有性能保证。例如,在两个10Mbit/s的UNI之间提供尽力而为业务。比较复杂的形式是E-Line业务可以提供一个承诺信息速率(CIR)及相关的承诺突发尺寸(CBS)、一个超额信息速率(EIR)及相关的超额突发尺寸(EBS)、帧时延､帧抖动以及帧丢失等性能保证。E-Line业务可以用于构建与帧中继或者专线相似的业务,而且以太网带宽和连通性的选择范围更大。

    图2  点到点EVC构成的E-line业务

    (2)以太网局域网(ELAN)业务

    E-LAN业务提供多点连接,也就是说,它可以连接2个或者多个UNI,如图3所示。每个UNI和一个多点的EVC相连。当增加一个新的UNI时,它也连接到这一个多点EVC上,这样就简化了配置以及业务激活的过程。从用户的角度看,E-LAN业务使得城以太像一个局域网。

    图3  多点EVC构成的E-LAN业务

    一个E-LAN业务可以生成众多的业务。最简单的形式是,E-LAN业务可以提供没有性能保证的尽力而为业务。比较复杂的形式是,E-LAN业务可以在两个不同速率的UNI之间为业务定义CIR及相关的CBS､EIR及相关的EBS､帧时延､帧抖动以及帧丢失等性能保证。

    E-LAN业务在UNI处支持EVC的业务复用。例如,在一个UNI处可以支持一个E-LAN业务(多点到多点EVC)以及一个E-Line(点到点EVC)业务。在这个例子中，E-Line可以用来连接Internet而E-LAN可以用来连接其它的用户,这两种业务都是通过UNI处的EVC业务复用来提供的。

    E-LAN业务和典型的HubandSpoke帧中继网络拓扑比较,帧中继PVC是点到点的连接,帧中继通过多条点到点PVC的连接来生成一个多点业务。当增加一个新的站点时,必须在新的Spoke站点和Hub站点之间建立一条新的PVC,这样就需要同时配置这两个站点,而不能只配置Spoke站点。

    (3)连接两个站点的E-LAN业务和E-Line业务的对比

    E-LAN业务也可以只连接两个UNI,这和E-Line业务相似,它们之间存在着显著的区别。E-Line情况下,假如需要增加一个新的UNI,必须在它到所有的UNI之间都增加一条EVC,从而获得全连通性。如图4所示。这和帧中继类似,在帧中继中,在新增站点的时候,也要在新增站点和已经存在的每个站点之间增加一条帧中继PVC从而获得全连通性。

    图4  利用E-Line业务增加新的站点

    而在采用E-LAN技术的情况下,要获得全连通性,只需要把新的UNI加到多点EVC上即可,而无需增加其它的EVC。如图5所示。E-LAN业务可以连接大量的站点,比点到点的全网状连接或者帧中继、ATM等HubandSpoke形式的连接都要简单。而且,可以用一个E-LAN业务生成大量的业务,例如专用LAN以及虚拟专用LAN业务。

    图5  利用E-LAN业务增加新的站点

    2.以太网业务属性

    城域以太网论坛为EVC和UNI定义的业务属性包括以太网物理接口、带宽轮廓、性能参数、业务类别标识符、业务复用等。

    (1)EVC的业务属性

    ·EVC类型：点到点或者多点到多点；

    ·UNI列表：和EVC相关的一个UNI列表,通过UNI标识符来定义；

    ·保留CE-VLANID：是否保留用户的VLANID；

    ·保留CE-VLANCoS：是否保留用户的VLANCoS(IEEE802.1p)；

    ·单播帧的发送：定义了对单播帧的处理方式,是丢弃､无条件发送还是有条件发送；

    ·组播帧的发送：定义了对组播帧的处理方式,是丢弃､无条件发送还是有条件发送；

    ·广播帧的发送:定义了对广播帧的处理方式,是丢弃､无条件发送还是有条件发送；

    ·2层控制协议的处理：定义了对2层控制协议的处理,是丢弃还是透传每个协议；

    ·业务性能:定义了针对每条EVC的帧时延､帧抖动以及帧丢失等性能参数。

    (2)UNI的业务属性

    ·UNI标识符:用来表示一个UNI的字符串；

    ·物理媒体:典型的物理媒体包括10BaseT、100BaseT和1000BaseSX；

    ·速率:标准的以太网速率包括10Mbit/s、100Mbit/s、lGbit/s和10 Gbit/s；

    ·模式:定义了UNl支持全双工､半双工还是自动速率协商；

    ·MAC层:IEEE802.3-2002；

    ·业务复用:定义了UNI是否支持业务复用；

    ·UNIEVCID:用来表示一条EVC的字符串；

    ·CE-VLANID/EVC映射:用户的VLANID到EVC的映射表；

    ·EVC的最大数量:每个UNl支持的最大EVC数；

    ·绑定:定义了在UNI将一个或者多个VLANID映射到一条EVC上；

    ·Alltoone绑定:将所有的用户VLANID映射到一条EVC上；

    ·每个UNI的入口带宽轮廓:无；或由CIR、CBS、EIR、EBS定义,这个带宽轮廓必须应用到所有通过UNI的业务帧上；

    ·每个EVC的入口带宽轮廓:带宽轮廓应用到每条EVC的所有业务帧上；

    ·每个CoSID的入口带宽轮廓:带宽轮廓应用到EVC上标记了特定的CoSID的业务帧上；

    ·2层控制协议的处理:将每个协议丢弃,对等或者传递给EVC。

    四、提供业务实例

    1.专用以太网接入

    用户一直希望可以拥有高速的Internet连接,EVC为把用户的站点和ISP的PoP连接起来提供了一个理想的办法。Internet接入的一个最常见的业务就是点到点E-Line业务,如图6所示。

    图6  专用Internet接入

    一个用户可能希望通过BGP来多宿主到两个或者多个ISP,在这种情况下,用户应该采用独立的E-Line来连接到不同的ISP。假如用户希望利用同一个UNI来支持两个Internet接入以及城域中的一个Intranet或者Extranet连接,那么也应该采用单独的EVC。

    典型的ISP业务在一个高速以太网UNI上复用用户。例如,在图6中,ISP可能具有一个lGbit/s的UNI(UNl3),用户的UNll和UNl2可以是100Mbit/s。在这个例子中,在用户的UNll和UNl2处没有业务复用。只在ISP的UNI(UNl3)处执行业务复用,因此,用户的UNll和UNl2具有到ISPPOP的专用以太网连接。

    2.LAN扩展

    在一个城域范围内具有多个站点的用户希望通过较高的速率连接这些站点,使得所有的站点都出现在同一个LAN上并且享受同等的性能保证同时可以访问同样的内容例如服务器和存储器,这就是通常所说的LAN扩展。一个LAN扩展是指不通过UNI之间任何的中间路由连接来用户的LAN。在某些情况下,这比路由简单同时便宜,但是对于大型网络,它的扩展性不是很好。图7给出了一个LAN扩展的实例,该实例在一个城以太中涉及到了4个站点互连。在不同的站点出现了3个独立的用户VLAN,但是没有一个VLAN出现在所有的站点。这个实例达到没有路由流量就实现了LAN扩展的基本的目标。

    图7  通过E-LAN业务实现LAN扩展的实例

    用户可以利用一个E-LAN业务来连接所有4个站点并且携带所有的VLAN。每个接口都要支持CE-VLANID和CE-VLANCoS保留,也就是说,城以太不需要改变用户的VLAN标记以及802.1p比特。在这个实例中,城域以太网就像是一个单一的以太网段,在这个网段中任何一个站点都是任何一个VLAN的成员。这个方法的优势就是用户可以在4个站点上配置CE-VLAN而无需和业务供给商协调。

    比起其它网络业务,城域以太网业务能够更轻易､更高效地､性价比更高地支持一系列应用。通过标准的以太网接口,用户可以在一个城域范围内,或者是广域范围内建立安全､专用的以太网虚拟连接从而把它们的站点和商业合作伙伴､供给商以及Internet连接起来。通过点到点E-Line业务以及多点E-LAN业务,用户可以连接一个站点,也可以连接多个站点。通过业务选项例如业务复用,通过单一的UNI,用户可以支持多条连接。而且,通过众多的以太网业务,用户只需购买它们所需要的带宽,他们知道如何快速而且轻易的增加带宽并且在他们需要的时候建立新的连接。

    为了支持众多的应用并且支持用户的需要,以太网业务具有不同的类型,不同的类型又具有不同的业务属性。随着时间的推移,以太网业务无疑将利用以太网技术的优势来提供创新的业务类型。但是,很明显以太网业务将不断地提供简单}生､高性价比以及灵活性,这些都是其它很多应用所无法比拟的。