光纤通信系统技术的发展与展望

3、光以太网的挑战与新发展
光以太网是一类光纤上运行的新型以太网技术，源于局域网。从结构上看，以太网是一种端到端的解决方案，在网络各个部分统一处理二层交换、流量工程和业务配置，省去了网络边界处的格式变换。其次，以太网的扩展性很好，在网络边缘通过改变流量策略参数即可迅速按需以1Mbit/s的带宽颗粒逐步提供所需的带宽，从10Mbit/s，100Mbit/s，1Gbit/s直至10Gbit/s。从管理上看，由于同样的系统可以应用在网络各个层面上，因此网络管理可以大大简化，新业务可以拓展得更快。
总的看，以太网多业务平台最适合IP/以太网业务量占绝对主导的网络应用场合，也可以在IP/以太网业务量足够大的中小城市作为独立的IP城域网应用，还可以在IP/以太网业务量很大的大中城市作为IP城域网的汇聚和接入层应用，核心则为高端路由器。一些改进的新型光以太网正在逐渐应用于城域网多业务平台。
然而，历史上以太网源于局域网，不必考虑QoS问题，当试图扩展应用到公用电信网时需要提供随用户而异的QoS和服务等级合同(SLA)机制，目前传统以太网还没有可靠的机制能保证端到端的抖动和延时性能，难以提供实时业务所需要的全网范围的标准QoS指配能力和多用户共享节点和网络所必须的计费统计能力。其次，以太网原来是为局域网用户内部应用设计的，缺乏安全机制保证，当扩展到MAN和WAN以后，需要开发新的更可靠的安全机制。第三，源于局域网环境的以太网的OAM&P能力很弱。在公用电信网中，必须有效地运行和维护大规模的地理分散的网络，需要有很强的OAM&P能力和网络级的管理能力和视野乃至商务赢利模式。第四，传统以太网交换机的光口是以点到点方式直接相连的，省掉了传输设备，不具备内置的强大故障定位能力和完备的性能监视能力，使以太网中发生的故障难以诊断和修复，特别是复杂的大网很难办。传统以太网主要靠生成树(STP)或快速生成树(RSTP)实施保护，需要至少数秒的时间才能收敛，难以传送电信级的语音数据业务。第五，以太网中光纤线路成本随网络规模的扩大和节点数的增加而迅速增长，其网络成本对于复杂的大型电信级网络是否合算还是个未知数。总之，只有妥善地解决了上述主要问题后，以太网才能作为真正的多业务平台应用于大型公用电信网环境，提供电信级的各类业务。 
近来，光以太网的发展很快，一些最新的技术解决方案已经解决或部分解决了某些上述问题，对传统以太网技术进行了较大的改进，已能提供多种业务，具有一定的QoS能力和网管能力，具备较高的生存性，不少技术已能提供50ms的快速保护倒换时间，有些技术还采用了数字包封器，利用前向纠错(FEC)和同步技术来改进系统性能，延伸传输距离。简言之，一些新型光以太网技术正逐渐具备公用电信网所要求的必备功能和性能。除了大家比较熟悉的传统以太网技术的扩展和增强技术，例如Q in Q(SVLAN)外，各种标准化组织和厂家开发了很多新型光以太网技术及其质量改进和保证标准，诸如弹性分组环(RPR)，多业务环(MSR)，MAC in MAC封装，虚拟专用局域网业务(VPLS)等，各有特点。下面简要介绍MAC in MAC封装和VPLS这两种最典型的新型光以太网技术。
所谓Mac in Mac封装是将用户的以太网数据帧再封装一个运营商的以太网帧头，形成两个Mac地址。其中，用户的Mac地址存储在运营商的以太网帧中，核心网并不知道用户的Mac地址，只根据运营商的Mac地址来转发流量。可见，Mac in Mac封装方式完全屏蔽了用户侧的信息(包括MAC地址、用户VLAN和生成树)，隔离了核心网，减轻了用户Mac地址对核心网转发表的压力；提高了网络扩展性，改进了网络安全性，增强了业务扩展性。其次，由于Mac in Mac采用二层封装技术，无需复杂的信令机制，设备成本、建网成本和运维成本均较低。最后，采用Mac in Mac封装方式，对下可以接入VLAN或SVLAN，对上可以与VPLS或其它VPN业务互通，具有很强的灵活性。