万兆以太网的技术特色及其应用前景

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    1、万兆以太网技术产生的背景和国内外发展现状

    与所有严谨的科学一样，万兆以太网技术并非是某位天才一拍脑袋发明的。

    从1973施乐公司(Xerox)提出并实现以太网技术，到1999年万兆以太网经历组织成型，2000年万兆以太网的革案成型及互操作性测试，到2002年6月完成802.3ae10GE标准的制定，仔细一想，原来以太网发展到万兆网络时，刚好到了孔子所说的“三十而立”之年呢。

    众所周知，从1983年以来，局域网领域是以太网技术(802.3)与令牌总线(802.4)、令牌环(802.5)三分天下。但随着时间的推移，这种局面渐渐变成了现在以太网一家独秀。为什么呢？理由其实很简单，因为以太网技术的每一次产品变革，都是“科技适应社会需要”的表现。他既没有落伍于社会的发展，成为拖累；也没有不顾现实情况，发明而没有实用。从全双工以太网、百兆以太网、802.3u快速以太网标准、到现在的万兆以太网，以太网技术所以能如此长足发展，绝非偶然。

    2002年中旬，随着802.3ae10GE标准的正式发布，标志着万兆以太网迎来一个新的春天。这个统一的标准，使用户在选择时不必再担心厂商之间的产品不能兼容的问题，大大规范了产商之间的竞争。其最终对万兆以太网技术发展的促进意义，是显而易见的。目前，包括华为3Com、Avaya、Cisco、Enterasys、Foundry和Riverstone公司在内的多家厂商已推出多款万兆以太网交换机产品，成就了今天以太网技术的全新局面。

    2、万兆以太网的技术特色和显著特征

    万兆以太网相对于以往代表最高适用度的千兆以太网拥有着绝对的优势和特点。其技术特色首先表现在物理层面上。万兆以太网是一种只采用全双工与光纤的技术，其物理层(PHY)和OSI模型的第一层(物理层)一致，它负责建立传输介质(光纤或铜线)和MAC层的连接，MAC层相当于OSI模型的第二层(数据链路层)。在网络的结构模型中，把PHY进一步划分为物理介质关联层(PMD)和物理代码子层(PCS)。光学转换器属于PMD层。PCS层由信息的编码方式(如64B/66B)、串行或多路复用等功能组成。

    其次，万兆以太网技术基本承袭了以太网、快速以太网及千兆以太网技术，因此在用户普及率、使用方便性、网络互操作性及简易性上皆占有极大的引进优势。在升级到万兆以太网解决方案时，用户不必担心既有的程序或服务是否会受到影响，升级的风险非常低，同时在未来升级到40G甚至100G都将是很明显的优势。

    第三，万兆标准意味着以太网将具有更高的带宽(10GB)和更远的传输距离(最长传输距离可达40公里)。

    第四、在企业网中采用万兆以太网可以最好地连接企业网骨干路由器，这样大大简化了网络拓扑结构，提高网络性能。

    第五、万兆以太网技术提供了更多的更新功能，大大提升QoS，具有相当的革命性，因此，能更好的满足网络安全、服务质量、链路保护等多个方面需求。

    最后，随着网络应用的深入，WAN/MAN与LAN融和已经成为大势所趋，各自的应用领域也将获得新的突破，而万兆以太网技术让工业界找到了一条能够同时提高以太网的速度、可操作距离和连通性的途径，万兆以太网技术的应用必将为三网发展与融和提供新的动力。

    万兆以太网还有十分明显的应用特征：

    1)万兆以太网结构简单、治理方便、价格低廉。由于没有采用访问优先控制技术，简化了访问控制的算法，从而简化了网络的治理，并降低了部署的成本，因而得到了广泛的应用。

    2)过去有时需采用数个千兆捆绑以满足交换机互连所需的高带宽，因而浪费了更多的光纤资源，现在可以采用万兆互连，甚至4个万兆捆绑互连，达到40GB的宽带水平。

    3)采用万兆以太网，网络治理者可以用实时方式，也可以用历史累积方式轻松地看到第2层到第7层的网络流量。答应“永远在线”监视，能够鉴别干扰或入侵监测，发现网络性能瓶颈，获取计费信息或呼叫数据记录，从网络中获取商业智能。

    4)以太网的可平滑升级保护了用户的投资，以太网的改进始终保持向前兼容，使得用户能够实现无缝的升级，一方面不需要额外的投资升级上层应用系统，也不影响原来的业务部署和应用。

    以太网技术的持续改进满足了用户不断增长的需求，以太网技术在发展过程中得到了不断的改进，如物理介质从粗同轴电缆到细同轴电缆、双绞线、光纤的扩展，网络功能从共享以太网到全双工、交换以太网的进步，传输速率从10MB到100MB、1000MB乃至10GB的提升，极大地满足了广大用户对各类应用的需求。

    3、万兆以太网适合的领域及应用

    既然万兆以太网标准已经出台，技术已经成熟，那么其应用前景如何，市场空间又有多大？

    首先，就目前网络现状而言，万兆以太网首先应用场合将是数据中心的出口、城域网的骨干。作为汇聚客户连接的城域网的边缘，假如采用万兆交换机和第2层(802.1q/p、802.1W等等IEEE标准)构建网络，就能在城市的任何角落迅速地部署本地以太网服务。

    其次，如今的教育园区网，无论在信息访问量、用户数还是业务应用上，与几年前相比已有极大的改变。根据近几年权威机构的统计，所有行业的信息访问量排行中，教育行业一直高居榜首，出口访问利用率可以达到97%，这是一个非常值得关注的现象。

    因此，随着高校多媒体网络教学、数字图书馆等应用的开展，高校校园网将是万兆以太网的重要应用场合，利用10GE的高速链路构建校园网的骨干链路以及各个分校区和本部之间的连接，实现端到端的以太网访问，提高了传输的效率，有效地保证了远程多媒体教学、数字图书馆等业务的开展。

    第三，随着服务器纷纷采用千兆链路连接网络，汇聚这些服务器的上行带宽将会很快成为瓶颈，使用10GE高速链路能够为数据中心出口提供充分的带宽保障。

    第四，城域网建设的深入，各种丰富的内容业务(如各种流媒体视频应用、多媒体互动游戏)纷纷出现，对城域网带宽提出更高需求，而使用传统的SDH、DWDM等技术作为骨干存在网络结构复杂、难于维护、建设成本高等问题，在城域网的骨干层部署10GE可以简化网络结构，降低部署成本，便于维护，通过端到端以太网来打造低成本、高性能、具有丰富业务支持能力的城域网。

    最后，由于万兆以太网技术是过去以太网技术的延伸，完全兼容原有网络，支持原有应用，因此在既有的网络市场上，尤其是宽带需求较为殷切的市场上将会有较大的发挥空间，同时，由于以太网与SONET/SDH(PoS)在长期的发展中有相当的价格优势，而万兆以太网又支持与SONET/SDH基础架构的无缝连接能力，这使得过去一直是SONET/SDH垄断的广域网市场出现了新的竞争者。在以太网技术作为存储网络平台时，低时延与高效都是要害性的要求，因此万兆位以太网都可以用来架构一个以太平台的存储网络。这是一个新兴的应用，可以满足存储设备的高速互连，提高存储设备的备份及灾难恢复效率。

    总之，万兆以太网的适用领域十分的广阔。各种迅速增长的带宽密集型项目，像高带宽园区骨干、数据中心汇聚、集群和网格计算、合一(语音、视频、图像和数据)的通信、存储组网、金融交易以及政府、医疗保健领域和大学的超级计算研究等，都离不开万兆以太网技术。

    目前在万兆以太网用户中，基本上是对技术有远见者及对新技术易于接受者所采用，如高等学府、研究单位及技术含量成分较高的用户。

    4、华为3Com：万兆交换构筑校园网核心

    就万兆交换技术应用在国内的部署，华为3Com觉得目前的情况是教育先行。随着校园信息化的飞速发展，网络信息点数量的不断提升，用户使用人数的不断增加，各类业务的不断出现，校园网带宽匮乏，非凡是核心网带宽匮乏已经成为普遍现象。用户长期在网，FTP应用、网络游戏、网上视讯等长期消耗大量的网络带宽，学校自身提供网上教学、E-Learning等业务也导致骨干带宽愈加匮乏，使得千兆交换机已经不能适应大型校园骨干网发展趋势。基于教育园区网的发展现状和趋势，华为3Com公司适时提出万兆教育网解决方案，以解决日益增长的带宽需求、业务需求、网络稳定需求及扩容升级需求，满足高性价比、高收益率的网络建设方针。

    华为3Com公司的万兆园区解决方案主要考虑如下几点：

    1)满足用户未来发展所需的骨干带宽：TBits级教育园区网解决方案考虑目前教育网络应用现状和发展趋势，利用QuidwayS8500系列强大的背板容量，提升整体网络的使用寿命，满足用户未来几年对教育园区网骨干带宽的需求；

    2)追求业务与性能的和谐之美：华为3Com公司增强了核心万兆三层交换机的业务支持能力，从硬件结构上支持全分布式业务处理，提高了业务性能，解决了全网智能化对核心设备的业务支持要求。

    3)满足用户可靠性需求：华为3Com公司利用电信设备提供商所积累的惊艳，在万兆教育园区网解决方案中提供了高可靠性保证技术，利用整机99.999%的可靠性实现提升整网不间断运行时间的目的。

    4)提供最低TCO：对于容量和业务瓶颈的高价格核心设备，我们提供了容量到业务的逐步升级，保证强大的扩容升级能力，最终实现整网最低TCO。“

    作为万兆教育网解决方案的核心，QuidwayS8500由华为3Com公司自主研发，基于10G平台设计，并提供10GE接口；包括提供5个业务槽位的QuidwayS8505和12个槽位的QuidwayS8512两款产品，它们唯一的区别就是容量不同，各种业务特性完全一致，各种单板完全兼容；该系列产品秉承全分布式体系结构设计，采用功能强大的ASIC芯片进行高速路由查找，并通过Crossbar技术进行高速报文交换，从而大大提升了路由交换机的专访性能和扩充能力；实现MPLS、IPv6的分布式线速转发，并以10G NP实现线速NAT、Webswitch等高性能业务，在线速转发的基础上能够提供强大的QoS保障，并支持丰富的ACL、策略路由、安全等特性。目前，该产品已在安徽大学、烟台大学、山东大学、北京财贸治理干部学院等项目中取得了成功应用。

    除万兆校园网外，Quidway8500系列还可广泛应用于电子政务网核心层、教育城域网核心层、园区网和企业网核心层以及运营商IP城域网核心层、汇聚层，充分实现TBits级交换平台、线速业务、电信级可靠性和最低TCO，为客户提供”凸显和谐之美“的解决方案。

    结语

    技术在飞快的进步，在这个信息化水平已成为衡量一个国家和地区综合实力重要标志的新经济时代，越来越多的社会机构内部复杂而庞大信息系统的整合，ERP和CRM的运转，语音、视频等新应用需求的提出，大大增加了对网络带宽和IP智能应用的要求，这种现象呼唤着万兆网络。根据目前市场状况以及技术发展的趋势来看，预计不用太久，万兆网络将逐渐成为网络交换市场的主流。（宁一编辑）