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以太网技术入主城域网

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来源: 作者: 2018-12-07 18:10:29

北电络运营商数据络部总监 吴海亮

引言

全球电信业面临着严峻的挑战。一方面,话音收入比重持续下降,特别是Skype兴起,有激进者称话音将变成免费的附属商品回收化工原料
。另一方面,数据业务虽然还在增长,但增长幅度大幅下降,难以支撑话音收入和整体ARPU的下滑。这些因素迫使运营商面临抉择关口:业务转型和大幅降低成本。运营商以太技术将是这一转变中的重要技术之一,成为构建城域的主力。

运营商以太技术的兴起

运营商面临的最大挑战之一是成本控制。特别是IPTV的兴起将带来带宽的数十倍增加。而视频业务的单位比特收费比现有业务低很多。特别是在中国低廉的有线电视收费前提下,视频业务对ARPU的提升有限。假设视频业务可以提高ARPU30%的话,留给新组技术的建成本空间只有增加30%去扩大数十倍的带宽来保持现有盈利水平。显然传统的技术难以胜任。

以太技术在过去的15年里以超摩尔法则的轨迹发展。巨大的经济性优势,被公认是解决运营商成本问题的法宝,因此业界公推产生了一个新领域运营商以太(Carrier Ethernet,CE),旨在将传统的以太技术打造成电信级的技术,在城域大面积部署。

运营商以太技术分类与标准

运营商级以太技术是一种组技术,构成一个城域范围的大络,旨在支持推动发展tripleplay、无线络中继和企业络互联。完整的理解包含两方面含义:其作为传输层面技术,同时也是一种重要的业务(点到点,特别是点到多点和多点到多点)。

如果把市场上的技术进行简单分类,可分为简单的连接传送技术和支持多种业务的组技术。

1.简单的连接传送技术

*MSTP/RPR停留在单纯的传送层面。本质上只有一层MAC地址转发,没有层次化的地址结构,没有用户地址隔离的UNI概念等等。只能满足局部单环接入、连接问题。跨环连接还要依赖其他手段,难以组。因此,基本上还是停留在传统以太技术的连接手段。

*QinQ(802.1ad)对VLAN 标识扩展。但实质上运营商可用的VLAN 标识也只有4096个(内层VLANID 留给用户使用),远远不能满足运营商要求。特别是用于包转发的MAC地址没有变,还是一层地址,没有层次化的地址结构,用户地址和运营商MAC地址不能隔离,没有用户地址隔离的UNI概念,同时还保留固有的用户广播风暴、安全漏洞等先天病症等等。因此,也是停留在传统以太技术的连接手段,不能组大。

2.组技术

城域以太组技术有两大流派,两个流派体现了不同的理念:IETF主导的MPLSPWE(伪线仿真)方式和 IEEE与ITU主导的MACinMAC(又称PBB:Provider Backbone Bridge)流派胶手柄

MPLS方式理念是从核心演进,用MPLS仿真方式做以太。MPLS方式本质是将以太帧通过加入一个仿真层(PWE)承载在MPLS层面上。此种技术在处理点对点专线时较为容易,但在处理点到多点的时候需采用VPLS方式,需要全状连接(fullymesh)服务器回收
,需要络支持复杂的信令、路由和拓扑发现等。操作和管理(每个操作人员都要懂以太,路由,IP,MPLS等)增加了非常大的难度。同时对设备的要求(CPU、内存、软件)高,一般要在高档次路由器上实现,设备投资成本大。一句话,MPLS模仿以太,模仿起来吃力,增加了模仿成本,适合骨干络。

与IETF自上而下改造城域的出发点不同,以太技术的鼻祖IEEE和ITU的理念是自下而上出发,从用户端以太延展到城域络,本着用以太做以太的理念推出了802.1ah/MiM(MacInMac)标准。MiM在用户MAC地址外加上一层运营商MAC地址,构成层次化结构(hierarchy)。对运营商而言有几大好处。

1.清晰的UNI构架,用户MAC无法看到运营商络MAC,骨干也无需处理用户MAC;简单安全。

2.运营还是采用外层MAC进行以太方式转发,没有仿真层,还是原本地道的以太,天生支持点到多点业务。

3.扩展性极好,理论上可以支持16M用户/虚拟。(用户里面还可以维护自己的MAC地址结构)

4.低成本。没有复杂的信令机制,在交换机上可以实现。宏观上交换机的产业规模是路由器的几倍,设备成本优势明显。同时在OPEX(懂以太的现有维护人员就可操作)上与MPLS相比也具有极大优势。

在MiM的基础上ITUSG15组最新又提出T(provider backbone trunk)标准。PBT是对802.1ah/MiM的延伸和增强,是一项简单的点对点通道技术。它在运营商络层面关闭了传统以太复杂的MAC地址学习、广播和生成树协议。基于运营商源和目的MAC地址建立面向连接的中继隧道,提供可控、可管的经济高效的路径中继。一旦连接中断,PBT还提供50ms路径保护。PBT的可靠性和确定性堪比SONET和SDH,同时保持了以太低成本和简易性的特点,可以基于现有的以太硬件实现。电信分析机构Heavy Reading的高级分析师Stan Hubbard说道:“PBT有潜力成为运营商城域络的一项颠覆性技术。它有可能为城域络的低成本部署提供更易于管理和扩展的以太,从而吸引现有MPLS核心络的运营商的注意。”

IEEE与ITU还共同推动着以太OAM管理标准的发展。分别制定了802.1ag和Y.1731标准。Y.1731为802.1ag标准提供补充,提供增强的性能监视功能,使得运营商级以太在OAM方面达到了运营商的要求。

总结

MiM流派代表了业界对以太的最新理解,具有先进性。包括北电、Cisco,BT和NTT等在内的众多厂商运营商都在积极推动其发展。在今年5月份刚刚结束的IEEE北京会议上,投票定稿了MiM帧的定义,标准着此项技术的成熟。北电是以上几个重要的运营商以太标准的作者之一,率先在2年前推出了基于MiM技术的商用产品,在北美、欧洲和亚洲有多个成功商用部属,部属端口超过了3万个。在最近的国内一些测试中不但实现了接入环的50ms保护,同时实现了采用PBT技术的环间中继50ms保护。同时,北电在采用MiM的基础上引入了头端加接入模块的概念,一个大型头端交换机可以带200多个模块。操作和维护都在头端进行,才符合电信大容量少局所的需求构架,具有非常大的经济优势。

近期的市场反映也印证了北电的观点。英国电信在前不久发标选择21CN城域以太伙伴。发标前在公开场合表态支持这个流派()。21CN的总投资额预期100亿英镑,假设城域投资比例占20%~25%的话,可谓是一个巨大的举措。因此,选择一个经济性组方案更加至关重要。

转型与成本为王的时代把运营商以太技术推向城域的主力位置。MiM和PBT技术以其显著的经济性带来以太技术的一次革命,入主城域将成为必然。

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