以太网技术的发展和应用研究论文
时间：2021-08-31论文关键词：电信级以太网；以太网技术要求；以太网技术；以太网技术应用
论文摘要：文章首先提出了电信级以太网技术的基本概念，然后介绍了电信级以太网的基本技术要求和几种典型的电信级以太网技术，并分析了电信级以太网技术的发展前景。
1、电信级以太网的基本技术要求
1.1业务标准划分
EPL（以太网专线）：具有两个UNI接口，每个UNI仅接入一个客户的业务，实现点到点的以太网透明传送，基本特征是传送带宽为专用，在不同用户之间不共享。
EVPL（以太网虚拟专线）：具有两个或多个UNI接口，每个UNI接口接入一个或多个客户的业务，实现点到点的连接，基本特征是UNI-N接口或传送带宽在不同用户之间共享。
EPLAN（以太网专用局域网）：具有多个UNI接口，每个UNI仅接入一个客户的业务，实现多个客户之间的多点到多点的以太网连接，基本特征是传送带宽为专用，在不同用户之间不共享。
EVPLAN（以太网虚拟专用局域网）：具有多个UNI接口，每个UNI可以接入多个客户的业务，实现多个客户之间的多点到多点的以太网连接，基本特征是在EPLAN基础上增加了不同用户共享传送带宽的功能。
1.2服务质量(QoS）
服务质量（QoS）的量化指标主要有两个方面：一方面是由呼叫与连接建立的速度，包括端到端延迟（End-to-endDelay）和延迟变化（Jitter）；另一方面是网络数据的吞吐量，吞吐量的主要指标可以表明可用的带宽大小，吞吐量决定着网络传输的流量，与带宽、出错率、缓冲区容量和处理机的能力等因素有关。
早期的以太网在局域网内主要承载数据业务，数据业务的特点是对时延不敏感，TCP的重传机制又可以容忍以太网上少量数据包的丢失，因此不需要差异化的服务质量保证。但对于电信级以太网技术，由于其需要承载综合业务，这种不区分流量类型的Besteffort服务难以保证业务的质量。电信级以太网实现QoS有IntServ（集成业务体系结构）和Diff-Serv（区分业务体系结构）两种方法，通常使用后者，其具体实现过程包括流分类、映射、拥塞控制和队列调度。
1.3电信级可靠性
传统的以太网使用链路聚合和生成树协议进行保护，链路聚合耗费大量的线路和端口资源，不适合城域网，生成树协议/快速生成树协议在链路出现故障时的恢复时间都在秒级，远远大于电信级要求的`50ms。电信级以太网技术可以采取一定的手段保证业务倒换时间小于50ms，如采用MPLS或弹性分组环（RPR）等技术。
除了网络级保护，节点设备也采用了冗余技术，如双处理器架构的高端交换设备，提供主备倒换功能，当出现故障时可以很快倒换，倒换时间一般在毫秒级，不影响用户业务。
1.4网络安全
对于电信级以太网来说，保证设备和网络的安全性是一项十分重要的工作，需要采取一定的措施防止非法进入其系统造成设备和网络无法正常工作，以及某些恶意的消息影响业务的正常提供。
传统以太网的安全问题已经通过VLAN技术划分虚拟网段得到解决。但随着互联网的发展，近年来网络经常遭受蠕虫等网络病毒以及黑客的攻击，全网瘫痪的案例时有发生，合法用户的有效带宽、用户的信息安全难以得到保证。因此在建设电信级以太网时，必须考虑如何保证网络的安全性。比较常见的以太网安全解决方案是通过ACL（访问控制列表）或者过滤数据库来过滤非法数据；端口镜像技术可以将任一端口的输入输出流量复制到指定端口输出，帮助网络管理者监控网络的数据内容；一些高端的网络设备具有强大的应用感知和网络级自动免疫能力，能够一定程度地自动感知并过滤不安全的数据流。
1.5以太网的管理
电信级以太网能够提供完善强大的网管，并能提供端到端的统一网管能力、集群管理能力、堆叠管理以及可视化图形管理。除了常规的配置、监控、用户数据采样分析等，完善的网络管理还能自动发现网络故障，并能及时恢复，能够自动发现新加入的业务节点，能够配置端到端的业务；网管还能够测量端到端的性能，实时掌控网络的运行情况。
2、电信级以太网技术应用
2.1宽带流量汇聚
低成本、高可靠的二层的以太网汇聚；汇聚DSLAM、FTTH和LAN等宽带接入流量，以及软交换中AG和3G等接入层流量；统一的以太汇聚网络，减少运营商投资成本。
在宽带接入网汇聚层，可以采用电信级以太网设备直接提供以太网接口作为网络边缘的融合节点，优化数据业务传送，提高带宽利用率，增强组网灵活性，提供对业务的保护；同时利用增强型以太网的二层交换/汇聚功能，可以节省汇聚节点的业务端口，有利于降低网络成本。
在宽带接入网接入层，可以采用增强型以太网设备完成对大客户以及软交换中AG和3G等流量的可靠接入。利用增强型以太网设备，配置灵活，业务接口丰富，低成本，并具有完善的L2交换和汇聚功能的特点，可以考虑替代部分传送网络设备，降低总体网络成本。
2.2大客户专网或接入应用
商业用户或专网用户ARPU值较高，是运营商重点开发的对象。基于电信级以太网设备可以开展视频、数据、语音等综合业务，并可采用电路仿真方式提供TDM业务的接入。
在解决大客户专线业务的初期，汇聚层可利用电信级以太网设备组成GE环网，从而完成大客户的TDM、以太网专线业务的接入、承载和调度，使网络支持的业务从2M电路到以太网专线可以平滑过渡，保证用户网络和业务的发展。如图中所标示的，在用户业务量不大时，可通过N×E1、155M、FE/GE等接口将业务直接上联到城域网中已有的MSTP传输网上，或通过FE/GE等接口直接上联到城域网的汇聚层交换机或多业务路由器。
随着业务的不断增长，后期还可通过下放千兆环网、上拉万兆环网等方式将多业务分组承载网络进一步向地市、县和城域延伸，最终形成提供覆盖完善的多业务分组化大客户承载网。
用户末端覆盖和业务接入方面的实现方式多种多样：既可在业务种类单一时采用光纤连接方案，也可像图中所示的在业务种类复杂时采用N×E1、以太网交换机、路由器、EPON等技术作为末端接入。大客户接入点的不确定性，决定多种网络拓扑形式并存的现状。
采用电信级以太网设备组建的网络在结构、容量、管理和发展上均以满足大客户业务的开展为基准，提供丰富的业务种类和可定制服务，并构成"业务发展-网络完善-业务发展"的良性循环。
在大客户业务管理方面：可通过基于SNMP的网络级管理系统，负责专线的业务配置、管理以及内部专线业务的监控。
在业务营销上也是非常有利的武器，由于其能提供以太网透传、以太网VLAN、TDM仿真等业务，而且建网成本较低、用户侧设备非常节省，因此对运营商和客户都具有非常大的吸引力。
2.3中小城市的基础数据承载网
随着网络的不断融合和新业务（如Triple-play等）的涌现，现有城域网逐渐向层次化和分组化的方向进行演进。因此，未来的城域网是业务驱动的网络：业务与控制分离，控制与承载分离，目标是使业务真正独立于网络，灵活有效地实现业务提供。其中，城域承载网作为运营商提供业务的基础平台，需要具备新的特性和功能，不断提高用户的体验质量，才能满足日益增加的业务需求，降低用户离网率，提高ARPU值等增值收益。
在逐步演进的过程中，在中小城市可以考虑将原有的SDH接入层仍然保留，作为A平面，另外新建电信级以太网网络作为B平面。新建网络主要完成对原有网络业务分流和新业务承载。具备灵活的拓朴提供和业务保护及控制能力，可采用FE、GE、N×GE、10G和N×10G方式平滑升级。
结束语
为了能够满足未来几年NGN和3G网络的大规模应用，国内各大运营商都在不断改造原有城域网络或重新组建新的城域网络，力求做到为新业务提供有充分质量保证和带宽保证的网络平台。由于新业务对数据网络的QoS和SLA要求日益增长，新的数据承载网络需要能够实现电信级保护、服务质量保证和TDM（时分复用）能力支持等新的功能，在这种情况下，电信级以太网技术应运而生，并已成为下一代城域网发展的方向。然而，还应看到，目前电信级以太网技术所提出的QoS、可靠性等并不能完全解决以太网所有的问题，为了真正实现具备电信特征的以太网业务，仍然需要在技术标准化、成熟度方面多做努力，还有很长的路要走。
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