以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

2.千兆以太網(wǎng)應(yīng)用 
千兆以太網(wǎng)相比其他技術(shù)具有寬的帶寬的優(yōu)勢(shì)，并且仍具有發(fā)展
空間，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織正在制定10G以太網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。同
時(shí)基于以太網(wǎng)幀層及IP層的優(yōu)先級(jí)控制機(jī)制和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以及各種Q
oS支持技術(shù)也逐漸成熟，為實(shí)施要求更佳服務(wù)質(zhì)量的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。伴隨光纖制造和傳輸技術(shù)的進(jìn)步，
千兆位以太網(wǎng)的傳輸距離可達(dá)百公里，這使得其逐漸成為構(gòu)建城域網(wǎng)乃至廣域網(wǎng)絡(luò)的一種技術(shù)選擇。
主干采用千兆以太網(wǎng)的好處在于：千兆位以太網(wǎng)將提供10 倍于快速以太網(wǎng)的性能并與現(xiàn)有的10/100 以太
網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)兼容。同時(shí)為10/100/1000 Mbps 開(kāi)發(fā)的虛擬網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 802.1Q以及優(yōu)先級(jí)標(biāo)準(zhǔn)802.1p 都已推廣，千兆
網(wǎng)已成為構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)主干的主流技術(shù)。
1998 年六月已制定完成的第一個(gè)千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 802.3 以使用光纖線纜和短程銅線線纜的全雙工鏈接
為對(duì)象。針對(duì)半雙工和遠(yuǎn)程銅線線纜的標(biāo)準(zhǔn) 802.3ab 于1999 年內(nèi)出臺(tái)。
千兆位以太網(wǎng)將提供完美無(wú)缺的遷移途徑，充分保護(hù)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上的投資。千兆位以太網(wǎng)將保留8
02.3和以太網(wǎng)幀格式以及802.3 受管理的對(duì)象規(guī)格，從而將使企業(yè)能夠在升級(jí)至千兆性能的同時(shí)，保留現(xiàn)
有的線纜、操作系統(tǒng)、協(xié)議、桌面應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)管理戰(zhàn)略與工具。
千兆位以太網(wǎng)相對(duì)于原有的快速以太網(wǎng)、FDDI、ATM等主干網(wǎng)解決方案，提供了另一條改善交換機(jī)與交換機(jī)
之間骨干連接和交換機(jī)與服務(wù)器之間連接的可靠、經(jīng)濟(jì)的途徑。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員將能夠建立有效使用高速、
任務(wù)關(guān)鍵的應(yīng)用程序和文件備份的高速基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)絡(luò)管理人員將為用戶提供對(duì)Internet、Intranet、城
域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的更快速的訪問(wèn)。
千兆位產(chǎn)品提供商，具有完整的千兆以太網(wǎng)產(chǎn)品線，可契合用戶需求提供完整的解決方案。從核心的網(wǎng)絡(luò)
主干交換機(jī)到邊緣的客戶機(jī)服務(wù)器千兆接入，有針對(duì)用戶需求設(shè)計(jì)的高性能的產(chǎn)品。千兆以太網(wǎng)交換機(jī)的
部署，是一個(gè)非常引人注目的技術(shù)。目前,許多廠商的交換機(jī)把第2層交換和第3層交換融于一體,不論交換
還是路由,都能提供至少1000pps的轉(zhuǎn)發(fā)速率,甚至有的產(chǎn)品還可達(dá)到2000pps。這些高性能的特點(diǎn)對(duì)于Intra
net來(lái)講已顯得非常重要,因?yàn)閭鹘y(tǒng)的局域網(wǎng)流量80/20自然法則(即80%的流量在本地工作組網(wǎng)絡(luò)內(nèi)和20%的
流量流向骨干網(wǎng))已經(jīng)過(guò)時(shí)。
千兆以太網(wǎng)高速的多層數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)能力是千兆以太網(wǎng)技術(shù)能提供最好的性能價(jià)格比的有力例證。不僅如此,
千兆以太網(wǎng)技術(shù)對(duì)于降低網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)期擁有成本也是大有裨益的。
3.千兆網(wǎng)交換機(jī)
從1996年底開(kāi)始,有些公司陸續(xù)推出集成了第2層交換和第3層路由的交換機(jī)產(chǎn)品,這種技術(shù)稱之為“多層交
換(multilayer switching)”。它為第2層交換技術(shù)增加了路由層服務(wù),支持有選擇的廣播和組播抑制,支持
VLAN及VLAN之間的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)和防火墻功能,全面支持TCP/IP和IPX路由。
經(jīng)過(guò)將近4年時(shí)間的發(fā)展,這些功能不斷地得到了完善和加強(qiáng),使得多層交換機(jī)比傳統(tǒng)的路由器的性能價(jià)格比
高出8至16倍。而新一代多層交換機(jī)以千兆以太交換技術(shù)為核心, 可以提供更加吸引人的性能價(jià)格比,是部
門級(jí)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中替代傳統(tǒng)路由器的最理想的可以提供多層交換的交換機(jī)。同時(shí),其直接傳輸距離
目前已達(dá)到130公里,完全可以實(shí)現(xiàn)以千兆以太網(wǎng)為骨干的大的企業(yè)局域網(wǎng),骨干傳輸速率為2Gbps(全雙工模
式)。
值得一提的是,我國(guó)已有廠商(如深圳豐網(wǎng))在消化吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)后,現(xiàn)已推出同類產(chǎn)品,其網(wǎng)管特性、
安全訪問(wèn)控制等更適合于中國(guó)市場(chǎng)。相信由于有了國(guó)內(nèi)廠商的參與競(jìng)爭(zhēng),多層千兆以太網(wǎng)交換機(jī)的價(jià)格居高
不下的狀況會(huì)很快改變,也必將進(jìn)一步推動(dòng)多層千兆以太網(wǎng)交換機(jī)的廣泛使用。
推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的主要因素推動(dòng)高速多層交換技術(shù)發(fā)展的最大因素是采用廉價(jià)的10/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡的Intern
e t和Intranet的大量部署。目前的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)離傳統(tǒng)的c/s計(jì)算模式的層次結(jié)構(gòu)越來(lái)越遠(yuǎn),傳統(tǒng)的c/s模式的8
0/20流量法則已成為過(guò)去。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方面, 傳統(tǒng)的路由器加Hub或第2層交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)部署模式也將變成
歷史。
另外,Intranet支持更加復(fù)雜的和對(duì)帶寬敏感的各種多媒體數(shù)據(jù)流,如數(shù)據(jù)、文件、圖片、動(dòng)畫、聲音和視
頻等。一個(gè)Intranet最終用戶對(duì)帶寬的要求至少要比非Intranet 用戶多50%～100%。同時(shí),寬帶接入已成為
發(fā)展趨勢(shì)。
另一個(gè)值得注意的問(wèn)題是,為用戶提供快速以太網(wǎng)連接可以提供更多的帶寬余量來(lái)處理突發(fā)的交通量,這點(diǎn)
是10BASE-T技術(shù)無(wú)法比擬的。突發(fā)流量是IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的特點(diǎn)之一。廉價(jià)和高帶寬使得快速以太網(wǎng)不論在用
戶端還是服務(wù)器端都得以廣泛的應(yīng)用。
為了在無(wú)阻塞和處理突發(fā)交通流量的能力之間取得平衡,新一代交換機(jī)平臺(tái)必須提供高于用戶請(qǐng)求連接的8
～16倍速率的主干連接,而以千兆以太網(wǎng)為主干正好滿足了用戶端的快速以太網(wǎng)連接的服務(wù)請(qǐng)求。這對(duì)于充
分處理突發(fā)流量非常重要。
同時(shí),在校園網(wǎng)或城域網(wǎng)中,不管跨越幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)層,對(duì)于隨機(jī)的Intranet交通量都要求提供端到端的持續(xù)不變
的高性能。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),在一臺(tái)交換機(jī)中同時(shí)具備高性能的第2層和第3層轉(zhuǎn)發(fā)能力是唯一的解決方案。
無(wú)阻塞能力和有選擇的轉(zhuǎn)發(fā)功能是用戶的主要需求。而各種非常有效的網(wǎng)管工具使得網(wǎng)絡(luò)管理員能夠有效
且高效地把業(yè)務(wù)策略注入轉(zhuǎn)發(fā)引擎中,其性能可以通過(guò)網(wǎng)管軟件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這將從根本上有助于用戶根據(jù)公
司的短期和長(zhǎng)期業(yè)務(wù)發(fā)展需要確定和交付所需的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。新一代千兆以太網(wǎng)交換機(jī)支持這些特點(diǎn)和服務(wù),
同時(shí)也支持通用的路由協(xié)議,如IP/RIP或IP/OSPF等。這也大大降低了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的復(fù)雜性。
4.千兆以太網(wǎng)與銅纜布線系統(tǒng)
千兆位以太網(wǎng),包括1000BASE-SX(短波長(zhǎng)激光器)和1000BASE-LX(長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器)標(biāo)準(zhǔn)將提供一系列光纖的布
線方式,由此使網(wǎng)絡(luò)管理者更加重視他們的光纖基礎(chǔ)設(shè)施。千兆位以太網(wǎng)是第一個(gè)千兆位應(yīng)用,它被基于結(jié)
構(gòu)化布線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)所采用。由于帶寬的需求繼續(xù)在布線系統(tǒng)期望的使用期內(nèi),超過(guò)千兆位的應(yīng)用也將出
現(xiàn)。從10Mbps或100Mbps以太網(wǎng)向千兆以太網(wǎng)的遷移經(jīng)常被視為一次需要從銅線電纜向光纜的費(fèi)用昂貴的升
級(jí)。實(shí)際上情況并不一定如此,目前在企業(yè)中銅纜主要是支持快速以太網(wǎng),同時(shí)這些現(xiàn)有的5類電纜也可以為
千兆以太網(wǎng)提供可靠的支持。
IEEE 1000Base-T規(guī)范支持將5類或增強(qiáng)5類電纜用于成功的千兆位傳輸。在現(xiàn)有線纜上實(shí)現(xiàn)從100Mbps到千
兆位的跳躍是通過(guò)幾種信令的變化完成的,這些信令進(jìn)一步利用了已經(jīng)安裝在多數(shù)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的電纜。
5類電纜一般為非屏蔽雙絞線,它包含四對(duì)雙絞線。快速以太網(wǎng)(100Base-T)和10Bas e-T只使用這些雙絞線
中的兩對(duì)雙絞線,留下了兩對(duì)雙絞線未使用。千兆以太網(wǎng)(1000Bas e-T)則使用所有這四對(duì)雙絞線。
與全雙工快速以太網(wǎng)相似,1000Base-T發(fā)送和接收信號(hào)同時(shí)進(jìn)行。不同之處是1000B ase-T使用四對(duì)發(fā)送/接
收雙絞線,每對(duì)雙絞線以250Mbps的速率運(yùn)行。
 在某些方面,5類電纜上運(yùn)行千兆以太網(wǎng)比10/100Mbps 以太網(wǎng)布線更容易。1000Bas e-T規(guī)范具有包括自
動(dòng)交叉電纜連接在內(nèi)的鏈路自動(dòng)協(xié)商的特性。自動(dòng)協(xié)商成功地實(shí)現(xiàn)了1000Base-T網(wǎng)卡、集線器、交換機(jī)或
其他一些在端口初始化后可以以半雙工運(yùn)行的設(shè)備之間的電纜連接。
如果錯(cuò)誤地連接到100Mbps端口的話,許多1000Base-T接口中內(nèi)置的智能性還能夠協(xié)商正確的速度。千兆位
端口將以最高的共同速度運(yùn)行,從而防止對(duì)兩方設(shè)備接口中的任何一個(gè)接口造成損壞。在服務(wù)器上以及網(wǎng)絡(luò)
中相關(guān)設(shè)備上使用1000Base-T 網(wǎng)卡使用戶可以在提供有效的高速連接的同時(shí),繼續(xù)使用5類電纜基礎(chǔ)設(shè)施。
當(dāng)以前從10Mbps向100Mbps遷移時(shí),盡管意味著向更高質(zhì)量的電纜的升級(jí),但仍看起來(lái)像個(gè)奇跡。而今天從10
0Mbps向千兆數(shù)據(jù)傳輸速率遷移更是非同尋常,同時(shí)傳送和接收、改進(jìn)了的數(shù)據(jù)編碼方式以及非凡的過(guò)濾技
術(shù)使得這種遷移成為可能。更令人感到驚奇的是今天將傳輸速度提高十倍利用現(xiàn)有電纜技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的這
一事實(shí)。增強(qiáng)型5類電纜和仍未確定的6類電纜保證了千兆信號(hào)質(zhì)量的進(jìn)一步改善。
基于計(jì)算機(jī)技術(shù)歷史提出的下一個(gè)問(wèn)題是:我們可以期望在5類(或更高)電纜上實(shí)現(xiàn)2Gbps或者甚至10Gbps
以太網(wǎng)嗎?工程技術(shù)人員愿意面對(duì)這樣的挑戰(zhàn),但是在使用非屏蔽雙絞線電纜的情況下,答案是:這可能行不
通。即使在5類電纜速度超過(guò)千兆以太網(wǎng)的情況下,部署這類技術(shù)的費(fèi)用可能超過(guò)使用更合適的光纖接口解
決方案的費(fèi)用。
向10千兆位以太網(wǎng)的遷移出于多種理由將需要光纖。首先,光技術(shù)已經(jīng)得到證明可以超越10Gbps。第二,密
集波分復(fù)用光纖中的光技術(shù)的進(jìn)步使數(shù)據(jù)速率的大幅提高超越目前使用中的速度成為可能。第三,今天光部
件的價(jià)格具有了與銅纜的競(jìng)爭(zhēng)力。第四,長(zhǎng)距離傳輸對(duì)于運(yùn)行在1Gbps上的光纖和銅線都是個(gè)問(wèn)題,1000Base
-T規(guī)范只支持100米的距離?，F(xiàn)在正在制定10Gbps標(biāo)準(zhǔn)的IEEE委員會(huì)預(yù)期多模光纖上的10Gbps通信距離僅限
制在85米。最終的結(jié)果是什么呢?隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬不斷增長(zhǎng),向光纜的遷移是不可避免的。但是,在今后幾年
中,將現(xiàn)有5類電纜用于千兆以太網(wǎng)將成為滿足許多企業(yè)計(jì)算需要的可行的替代辦法。目前線纜的類別大致
可歸納為以下幾類：
CAT 1: 傳統(tǒng)電話線。適于模擬語(yǔ)音和數(shù)據(jù)。
CAT 2: 最初為IBM  3類。適于4 Mbps令牌網(wǎng)局域網(wǎng)和T1,較少使用。
CAT 3: 為10 Mbps以太網(wǎng)設(shè)計(jì),廣泛用于數(shù)字PBX系統(tǒng),但由于Cat 5出現(xiàn)而趨于衰退。
CAT 4: 為10 Mbps以太網(wǎng)和10 Mbps令牌網(wǎng)設(shè)計(jì),較少使用。
CAT 5: 為100 Mbps以太網(wǎng)和155 Mbps ATM設(shè)計(jì)。這是目前大多數(shù)企業(yè)安裝的首選線纜。
CAT 6: 用于1000 Mbps以太網(wǎng)。
CAT 7: 屏蔽雙絞線標(biāo)準(zhǔn),提供比6類更高的帶寬,預(yù)計(jì)將主要應(yīng)用于歐洲市場(chǎng)。
網(wǎng)絡(luò)布線從5類、超5類到6類甚至7類的轉(zhuǎn)換,布線業(yè)內(nèi)有很多猜測(cè)。在未來(lái)的幾年中,網(wǎng)絡(luò)布線將進(jìn)一步實(shí)
現(xiàn)從5類到超5類及超5類到6類的轉(zhuǎn)換。這一過(guò)程的第一階段是超5類取代5類,已在進(jìn)行中,到2001年上半年,
一旦6類標(biāo)準(zhǔn)正式出臺(tái),6 類就以更快速度取代上一代產(chǎn)品。
5.千兆以太網(wǎng)與光纜布線系統(tǒng)
比起50微米光纖,62.5微米光纖已得到世界標(biāo)準(zhǔn)和用戶的青睞,并在世界市場(chǎng)上取得了優(yōu)勢(shì)。這一優(yōu)勢(shì)取決
于堅(jiān)實(shí)的技術(shù)原因,此種光纖最適合于間距2公里范圍之內(nèi)的數(shù)據(jù)通信,它與低成本LED發(fā)射器相匹配。62.5
微米光纖通過(guò)從LED光源上聚集更多的光,并降低折射引起的光能損耗,因此取得了更長(zhǎng)的鏈接。但是,LED已
經(jīng)不能滿足更高的數(shù)據(jù)傳輸速率的要求,并且低成本的CD激光器和VCSEL (垂直孔表面發(fā)射激光器)的數(shù)據(jù)傳
輸率高于622Mbps。這些低成本激光器將用于千兆位以太網(wǎng)和應(yīng)用于更高的數(shù)據(jù)傳輸率。
由于這些新的激光源產(chǎn)生的光能很好地與62.5微米和50微米光纖相匹配,所以光纖的模帶寬現(xiàn)在成為了確定
可傳輸最大距離的決定因素。62.5 和50微米光纖的主模帶寬標(biāo)準(zhǔn)在千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)草案中得到確認(rèn),鑒
于千兆位以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn),50微米光纖的支持者認(rèn)為,在較高帶寬和較長(zhǎng)距離條件下,比起62.5微米光纖,50微
米光纖是一個(gè)更好的長(zhǎng)期解決辦法。所以用戶對(duì)他們現(xiàn)有的光纖安裝以及再安裝光纖主干的潛在需要感到
擔(dān)心,但是,這種觀點(diǎn)勢(shì)必導(dǎo)致只重視千兆位以太網(wǎng)的發(fā)展,而忽略了這樣一個(gè)事實(shí),即結(jié)構(gòu)化布線既要保證
向下的兼容性,又要考慮到未來(lái)十幾到二十幾年應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展的需要。
布線安裝應(yīng)在可能的地方允許發(fā)展1000BASE-SX,因?yàn)樗?000BASE-LX便宜得多。但是必須密切重視現(xiàn)有的
應(yīng)用以及未來(lái)數(shù)據(jù)傳輸率的提高。下列情況必須予以考慮；
①如果大樓內(nèi)或校園主干網(wǎng)距離小于220米,160MHz/km的62.5微米光纖,可支持100 0BASE-SX。
②增強(qiáng)的200MHz/km的62.5微米光纖對(duì)千兆位以太網(wǎng)的支持至少達(dá)到275米。關(guān)于中心光纖結(jié)構(gòu)的TIA技術(shù)通
告(TSB-72)和目前向ISO 11801提議的中心光纖布線等級(jí)規(guī)定了300米的距離,一份關(guān)于美國(guó)公司的布線調(diào)查
提出,92%的建筑物范圍內(nèi)的主干網(wǎng)距離小于550米。如果已經(jīng)完成布線,而且布線距離超過(guò)62.5微米光纖支
持的1000BASE-SX所規(guī)定的距離,考慮到成本核算的因素,可以選擇62.5微米光纖支持的 1000BASE-LX的電子
設(shè)備。
③對(duì)于新的布線安裝,在采用50微米光纖時(shí)必須考慮如下因素:
與已安裝的62.5微米光纖不兼容;使用LED光源的傳統(tǒng)局域網(wǎng)的配置會(huì)導(dǎo)致2-5dB的衰減,以及對(duì)最大支持傳
輸距離的影響;對(duì)某些應(yīng)用不支持,如FDDI、 100VG-AnyLAN和光纖通道的某些形式;與TIA/EIA 568A相矛盾;
市場(chǎng)占有份額小;供應(yīng)商少等等。
另外,安裝50微米光纖用于支持275到550米間的距離是不必要的。2.5Gbps的ATM需要使用單模光纖,而不是
多模光纖。一般說(shuō)來(lái),長(zhǎng)距離的網(wǎng)絡(luò)傳輸必須考慮使用單模光纖,因?yàn)樗乔д孜灰蕴W(wǎng)距離大于550米情況
下的首要選擇,在校園主干網(wǎng)上可以看到這種使用,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,單模光纖將極有可能成為2.5Gbps ATM以及
更高速率網(wǎng)絡(luò)布線的前提。
在主干網(wǎng)或服務(wù)器的連接使用62.5微米多模光纖,并結(jié)合使用更優(yōu)秀的單模光纖,是支持當(dāng)今先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)
用的最經(jīng)濟(jì)合算的方式,而且為將來(lái)更高速度的局域網(wǎng)和寬帶視頻提供保證。
以上建議必須考慮到每個(gè)用戶的使用情況以及規(guī)劃基礎(chǔ)。對(duì)于是選擇單模光纖還是選擇62.5微米多模光纖,
這取決于對(duì)超過(guò)多模光纖支持能力的應(yīng)用需求的預(yù)測(cè),30%的單模應(yīng)用比例對(duì)大多數(shù)采用千兆位以太網(wǎng)的用
戶是足夠了。在資金充裕的條件下,采用更高比例的單模光纖,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看將是合算的。
6.光以太網(wǎng)（Optical Ethernet）
光以太網(wǎng)的出現(xiàn)，徹底解決了上述問(wèn)題。從2000年下半年以來(lái)，包括北電網(wǎng)絡(luò)公司在內(nèi)的一些電信設(shè)備公
司提出了光以太網(wǎng)的概念。這一解決方案的核心是利用光纖的巨大帶寬資源和以太網(wǎng)的成熟和易用為運(yùn)營(yíng)
商建造新一代的寬帶城域接入網(wǎng)，滿足市場(chǎng)對(duì)帶寬的巨大需求。
光以太網(wǎng)將以太網(wǎng)的優(yōu)越性擴(kuò)展到了城域網(wǎng)，如低成本的以太網(wǎng)接口（10Mbps、100Mbps、1Gbps），由于
以太網(wǎng)在企業(yè)和個(gè)人計(jì)算機(jī)上的廣泛使用，使得以太網(wǎng)的硬件成本非常低，大大降低了運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)
成本。以太網(wǎng)已經(jīng)有26年的歷史，技術(shù)的成熟更降低了網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)跨廣域網(wǎng)的VLAN實(shí)現(xiàn)虛擬專用網(wǎng)
絡(luò)應(yīng)用，不需要企業(yè)改變他們現(xiàn)有的IP地址編址，大大簡(jiǎn)化了企業(yè)的管理成本，使得光以太網(wǎng)可以同時(shí)為
住宅用戶和商業(yè)用戶服務(wù)。
光以太網(wǎng)技術(shù)用于建設(shè)公共電信網(wǎng)，必須滿足對(duì)電信網(wǎng)的幾個(gè)基本要求：
6.1高可靠性
電信網(wǎng)絡(luò)99.999%的可靠性不僅體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可靠性，同時(shí)對(duì)組網(wǎng)技術(shù)、路由選擇、擁塞控制、故障恢
復(fù)、路徑保護(hù)和流量管理提出了要求。網(wǎng)絡(luò)的可靠性包含以下幾個(gè)方面：
鏈路/路徑的保護(hù)和故障恢復(fù)、擁塞控制、路由選擇和流量控制。已有的以太網(wǎng)技術(shù)在這幾方面存在缺陷。
如在城域網(wǎng)的組網(wǎng)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)環(huán)路，Spanning Tree設(shè)計(jì)用來(lái)消除環(huán)路，這樣不僅帶寬不能有效利用，
并且當(dāng)鏈路發(fā)生故障時(shí)，Spanning Tree的重構(gòu)又需要多達(dá)十幾秒的時(shí)間。與傳統(tǒng)的SDH相比，是無(wú)法接受
的。為解決以上問(wèn)題，IEEE成立了802.17工作組專門致力與環(huán)結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)技術(shù)RPR的研究。以期在網(wǎng)絡(luò)可靠
性方面有較大的提高。北電網(wǎng)絡(luò)公司是該工作組的發(fā)起人之一。
6.2可提供SLA
對(duì)商業(yè)用戶而言，ATM和幀中繼是他們熟悉的業(yè)務(wù)。以太網(wǎng)如果想成為這些業(yè)務(wù)的替代產(chǎn)品，必須能夠滿足
用戶對(duì)服務(wù)等級(jí)的嚴(yán)格要求。
6.3高可擴(kuò)展性
擴(kuò)展性包括兩個(gè)方面，一是對(duì)業(yè)務(wù)的匯聚能力，以便為更多的用戶提供服務(wù)。另一方面是業(yè)務(wù)的顆粒度要
比較細(xì)，能夠滿足不同用戶或同一用戶不同時(shí)期對(duì)帶寬的要求。
6.4用戶管
表現(xiàn)在對(duì)用戶的識(shí)別和管理，以及為不同用戶提供不同服務(wù)等級(jí)的能力。以太網(wǎng)技術(shù)具有非常好的擴(kuò)展
性，可以非常方便地?cái)U(kuò)展用戶的數(shù)量，同時(shí)他的統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能大大提高了網(wǎng)絡(luò)中繼帶寬的利用率。但在用
戶管理和網(wǎng)絡(luò)可靠性方面，目前的以太網(wǎng)技術(shù)還不能滿足電信網(wǎng)的要求。
用戶管理是一切業(yè)務(wù)的基礎(chǔ),目前很多已建和在建的寬帶城域網(wǎng)都沒(méi)有用戶管理的功能，不能提供按使用計(jì)
費(fèi)的功能，因此，只能對(duì)用戶實(shí)行包月制。使業(yè)務(wù)推廣受到極大的限制。用戶管理包括我們通常所講的用
戶認(rèn)證、授權(quán)和計(jì)費(fèi)三個(gè)方面的功能。目前PPPoE是比較常用的一種用戶管理手段.
BRAS是寬帶接入網(wǎng)關(guān)，如北電網(wǎng)絡(luò)公司的Shasta 5000就是此類設(shè)備。他可以安裝在端局的POP節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)
終結(jié)由用戶PC機(jī)發(fā)起的PPPoE進(jìn)程。在BRAS的后面，連接了運(yùn)營(yíng)商的Radius認(rèn)證服務(wù)器和Radius計(jì)費(fèi)服務(wù)
器。當(dāng)用戶登錄時(shí)，BRAS將用戶輸入的用戶名和口令傳送到認(rèn)證服務(wù)器，驗(yàn)證通過(guò)后，BRAS將允許用戶接
入網(wǎng)絡(luò)，并啟動(dòng)計(jì)費(fèi)服務(wù)器對(duì)用戶進(jìn)行計(jì)費(fèi)。
為了方便用戶的使用，一種更為方便的業(yè)務(wù)在線申請(qǐng)方式已經(jīng)在一些BRAS上實(shí)現(xiàn)。在這種方式下，BRAS后
方增加了一臺(tái)門戶服務(wù)器。沒(méi)有申請(qǐng)業(yè)務(wù)的用戶可以通過(guò)缺省用戶名/口令 如BRAS/BRAS登錄網(wǎng)絡(luò)，這時(shí)，
該用戶只能通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)門戶服務(wù)器。門戶服務(wù)器的主頁(yè)上是可供選擇的業(yè)務(wù)類型。用戶可以在這里選
定用戶名/口令以及申請(qǐng)的業(yè)務(wù)類型。門戶服務(wù)器將自動(dòng)更新BRAS和認(rèn)證服務(wù)器的記錄。用戶在幾分鐘內(nèi)就
可以完成注冊(cè)和業(yè)務(wù)申請(qǐng)。極大地方便了用戶的使用，節(jié)省了運(yùn)營(yíng)開(kāi)支。
由于目前城域網(wǎng)的建設(shè)處于第一階段，運(yùn)營(yíng)商往往希望以最小的投資盡快占領(lǐng)市場(chǎng)，相對(duì)比較昂貴的BRAS
投資往往超出他們的預(yù)算，因此目前采用BRAS PPPoE用戶管理方式的網(wǎng)絡(luò)較少。BRAS的大量使用應(yīng)該出現(xiàn)
在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的第二階段之后。
與此同時(shí)，作為以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定者，IEEE也開(kāi)始探討以太網(wǎng)在城域網(wǎng)范圍內(nèi)使用所涉及的安全和認(rèn)證方
面的問(wèn)題，提出了802.1x草案。該方案的核心內(nèi)容是如圖。?
靠近用戶一側(cè)的以太網(wǎng)交換機(jī)上放置一個(gè)EAP代理，用戶PC機(jī)運(yùn)行EAPoE的客戶端軟件與交換機(jī)通信。初始
狀態(tài)下，交換機(jī)上的所有端口處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)用戶通過(guò)EAPoE登錄交換機(jī)時(shí)，交換機(jī)將用戶同時(shí)提供的用
戶名口令傳送到后臺(tái)的Radius認(rèn)證服務(wù)器上。如果用戶名/口令通過(guò)了驗(yàn)證，則相應(yīng)的以太網(wǎng)端口打開(kāi)，允
許用戶訪問(wèn)。802.1x的實(shí)現(xiàn)基于以太網(wǎng)交換機(jī)，為運(yùn)營(yíng)商提供了一種更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的用戶管理方式。
此外，10G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)接近完成，這將為以太網(wǎng)技術(shù)在城域網(wǎng)中的應(yīng)用開(kāi)辟更為廣闊的空間。
7.光以太網(wǎng)的建設(shè)
光以太網(wǎng)首先在北美得到應(yīng)用。在近兩年，北美出現(xiàn)了一批城域以太網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商(MEC),如Yipes,Cogent,Tels
eon等。以Yipes為例，他目前在美國(guó)約20個(gè)大城市提供公共以太網(wǎng)接入業(yè)務(wù)，他的網(wǎng)絡(luò)中大量使用千兆以
太網(wǎng)交換機(jī)，通過(guò)光纖到大樓為用戶提供Internet接入和透明局域網(wǎng)互連(TLS)業(yè)務(wù)，主要客戶是ISP、律
師事務(wù)所、基于Web的企業(yè)等商業(yè)用戶和學(xué)校。
與北美不同，中國(guó)的以太網(wǎng)接入業(yè)務(wù)首先瞄準(zhǔn)了住宅用戶。北美的私人住宅非常分散，采用光纖到路邊的
方法，每對(duì)光纖覆蓋的用戶數(shù)量非常小，因此，在北美使用ADSL和Cable Modem更為經(jīng)濟(jì)。中國(guó)的情況完全
不同，城市的居民集中居住在各類小區(qū)內(nèi)，小區(qū)內(nèi)的住宅數(shù)量在300到2000戶之間。運(yùn)營(yíng)商采用光纖到小區(qū)
的方法非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用。據(jù)測(cè)算，以太網(wǎng)接入用戶的成本（不計(jì)光纖和雙絞線）約在30到60美元之間，大大
低于ADSL和Cable Modem。
在國(guó)內(nèi)，寬帶IP城域網(wǎng)的建設(shè)從1999年開(kāi)始。部分省市的有線電視臺(tái)為向其有線電視用戶提供Internet接
入服務(wù)，選擇以太網(wǎng)技術(shù)建設(shè)城市寬帶網(wǎng)，采用以太網(wǎng)/HFC混合的方式，在某些小區(qū)提供以太網(wǎng)到用戶，
在另一些小區(qū)采用以太網(wǎng)到小區(qū)，Cable Modem到用戶的方式提供服務(wù)。2000年以來(lái)，各地電信公司紛紛開(kāi)
始建設(shè)寬帶城域網(wǎng)，以以太網(wǎng)到用戶為主，ADSL為輔。
寬帶城域網(wǎng)的建設(shè)基本可以分為3個(gè)階段。第一階段主要目標(biāo)是搶占市場(chǎng)，運(yùn)營(yíng)商充分認(rèn)識(shí)到市場(chǎng)就是公司
的生命線，所以包括中國(guó)電信、聯(lián)通、網(wǎng)通、有線電視公司等都把快速接入商業(yè)樓宇和住宅小區(qū)為第一要
物。在這一階段，大家紛紛采用現(xiàn)有的各種以太網(wǎng)交換機(jī)快速搭起網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)，提供的主要業(yè)務(wù)是包月制
的Internet接入服務(wù)。第二階段，運(yùn)營(yíng)商從公共運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)的角度重新審視自己已建成的寬帶城域網(wǎng)，并且
從各種角度進(jìn)行優(yōu)化，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性、可管理性，并考慮采用新的技術(shù)。以太網(wǎng)在城域網(wǎng)中的應(yīng)用，
同樣對(duì)業(yè)界和設(shè)備廠商也提出了挑戰(zhàn)。由于目前以太網(wǎng)產(chǎn)品主要應(yīng)用在企業(yè)網(wǎng)環(huán)境下，在設(shè)備可靠性、網(wǎng)
絡(luò)可靠性等方面存在弱點(diǎn)。另外，發(fā)展基于以太網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)、用戶管理、帶寬管理、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)成為主要
任務(wù)。所以，第二階段的主要任務(wù)是將寬帶城域網(wǎng)優(yōu)化成為一個(gè)真正意義的公共電信網(wǎng)。第一階段網(wǎng)絡(luò)建
設(shè)完成之后，運(yùn)營(yíng)商的的關(guān)注焦點(diǎn)將轉(zhuǎn)向業(yè)務(wù)，第三階段的主要任務(wù)是在已有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，如何開(kāi)發(fā)出
更多吸引用戶的業(yè)務(wù)，帶來(lái)更多的業(yè)務(wù)收入，使其在網(wǎng)絡(luò)上的投資價(jià)值最大化。目前來(lái)看，寬帶城域網(wǎng)的
主要業(yè)務(wù)是Internet接入。我們可以在幾個(gè)方面拓展業(yè)務(wù)面。
8.光接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
據(jù)Forrester Research估計(jì),在今后兩年里有一半的企業(yè)用戶打算將帶寬增加一倍。那么這種帶寬從何而
來(lái)，企業(yè)用戶目前只有不多的幾種選擇:帶寬受限的T-1線路或價(jià)格昂貴且還不如普及的T-3線路。
光纖接入是解決這一問(wèn)題的答案，據(jù)Vertical Systems Group表示,目前只有3%的企業(yè)連接到光纖網(wǎng)絡(luò)上,
同時(shí)76%的企業(yè)距光纖網(wǎng)的距離在一英里(約為1.6 公里)之內(nèi)。但是,直到目前為止,將光纖直接連接到企業(yè)
的唯一途徑是使用價(jià)格昂貴的SONET設(shè)備,因此無(wú)法將光纖連接到每個(gè)建筑上。
光接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(OAN)是消除阻擋在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中不斷增加的容量之間瓶頸的實(shí)用技術(shù)。OAN 使服務(wù)提
供商可以向各種規(guī)模的企業(yè)提交基于光纖的寬帶服務(wù)?；跓o(wú)源光學(xué)網(wǎng)絡(luò)(passive optical network, PO
N)的OAN不需要在外部站中安裝貴重的有源電子設(shè)備,因此使服務(wù)提供商可以高性價(jià)比地向企業(yè)提供所需的
帶寬。
OAN由三個(gè)部分構(gòu)成：一臺(tái)安裝在服務(wù)提供商中心局的光接入交換機(jī)(OAS)；一臺(tái)安裝在客戶端的智能光終
端(IOT)；以及一臺(tái)安裝在上述兩種設(shè)備之間的PON。在PON 環(huán)境中除了光纖線路之外唯一所需的外部設(shè)備
是無(wú)源光分路器和耦合器。這兩種設(shè)備可以像水管子上的T 形連接器那樣分離或合并傳輸流:將一半的光線
傳向一個(gè)方向, 另一半傳向另一個(gè)方向。耦合器/分路器可以從很多光學(xué)部件生產(chǎn)廠商那里買到。
OAS是一種將來(lái)自分布在PON上“下游”的數(shù)百個(gè)IOT的傳輸流匯集起來(lái)的IP/ATM 交換機(jī),配置標(biāo)準(zhǔn)接口的OA
S提供了一個(gè)進(jìn)入廣域網(wǎng)的有效輸入點(diǎn)。IOT是一種低價(jià)客戶端設(shè)備,它可以支持寬帶語(yǔ)音和數(shù)據(jù)服務(wù)。
基于PON的光纖接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使服務(wù)提供商可以在更好地利用光線嵌入基礎(chǔ)的同時(shí), 向眾多企業(yè)用戶提供具
有從1M到100Mbps以及專用波長(zhǎng)的靈活帶寬的寬帶語(yǔ)言和數(shù)據(jù)服務(wù)。
在接入網(wǎng)絡(luò)中,一種規(guī)格不可能滿足所有的需求,目前T-1、T-3和數(shù)字用戶線路就是這種情況。OAN 使企業(yè)
用戶可以享用各種規(guī)格的靈活的帶寬:從1M 到100Mbps以及專用波長(zhǎng)的帶寬。此外,OAN使企業(yè)用戶可以迅速
地改善其帶寬狀況來(lái)支持他們對(duì)帶寬需求的變化,例如,一個(gè)零售商可以在假日季節(jié)將其服務(wù)水平由3M變?yōu)?
0Mbps。
由于沒(méi)有幾家公司準(zhǔn)備使用占用整個(gè)波長(zhǎng)的服務(wù),因此OAN 應(yīng)用能否將波長(zhǎng)分為較小的波長(zhǎng)十分重要。正如
密集波分復(fù)用技術(shù)可以增加光纖線路上的波長(zhǎng)量一樣,分割波長(zhǎng)的能力增加了一種波長(zhǎng)所能提供服務(wù)的終點(diǎn)
的數(shù)量。在具有這種功能時(shí),服務(wù)提供商不需要在向每個(gè)客戶提交波長(zhǎng)時(shí)進(jìn)行大量的投資。
OAN的另一個(gè)關(guān)鍵屬性是利用嵌入式光纖基礎(chǔ)設(shè)施。通過(guò)在外部站中使用無(wú)源光纖分路器和耦合器,服務(wù)提
供商只需在一所辦公區(qū)附近部署少量的光纖線路,然后再由辦公區(qū)輻射出去為多數(shù)企業(yè)用戶提供服務(wù)。
提交高容量寬帶光纖基礎(chǔ)設(shè)施終將消除公共網(wǎng)絡(luò)中的最后一公里障礙，企業(yè)用戶在可以不受限制地訪問(wèn)Int
ernet的情況下,最終將享受到虛擬專用網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)對(duì)企業(yè)電子商務(wù)和應(yīng)用外包等下一代服務(wù)。
9.以太網(wǎng)的QoS
以太網(wǎng)交換ASIC（專用集成電路）可以根據(jù)第一層到第七層信息對(duì)幀或分組分類。這就可以確切了解幀或
分組屬于哪個(gè)應(yīng)用或會(huì)話，然后能夠在逐個(gè)應(yīng)用或流量的基礎(chǔ)上實(shí)施帶寬管理或帶寬分配。這種智能通常
稱為基于策略的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，通過(guò)這種智能，集中策略管理程序可以維護(hù)與客戶、應(yīng)用及相應(yīng)服務(wù)水平
協(xié)議(SLA)有關(guān)的所有必要細(xì)節(jié)。
通過(guò)先進(jìn)的QoS，可以為客戶提供一條物理以太網(wǎng)連接，不管物理速率是多少(10/ 100/1000/ 10000 Mbp
s)，都可以在硬件中采用速率整形功能，確切地提供客戶所需的帶寬數(shù)量。此外，現(xiàn)在可以在一條物理管
道中，在逐個(gè)應(yīng)用或流量的基礎(chǔ)上應(yīng)用優(yōu)先處理功能，而不像當(dāng)前SONET/ATM網(wǎng)絡(luò)那樣需要單獨(dú)的時(shí)隙或虛
擬連接。這實(shí)現(xiàn)了極高的擴(kuò)充能力，而這在現(xiàn)有的技術(shù)中是不可能實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，可以預(yù)計(jì)在以太網(wǎng)中將
實(shí)現(xiàn)下一次增長(zhǎng)浪潮。
QoS已經(jīng)得到各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的支持，如IETF、ITU等，因?yàn)樗沟靡蕴W(wǎng)能夠在現(xiàn)有技術(shù)上運(yùn)行。為支持SON
ET/SDH上以太網(wǎng)協(xié)議，IETF (RFC 2878：橋接控制協(xié)議)和ITU已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化一個(gè)可互換的規(guī)范，可以透明地
傳輸嵌入VLAN標(biāo)記、且標(biāo)記保持不變的以太網(wǎng)幀。
然而，萬(wàn)兆以太網(wǎng)并不僅僅是提供了更大的管道?；诓呗缘腝oS是其另一個(gè)基本組成部分，Extreme Netw
orks以有效的方式提供了這種功能。
　　QoS對(duì)萬(wàn)兆以太網(wǎng)如此重要的原因是：因?yàn)槿f(wàn)兆以太網(wǎng)在初期可能會(huì)部署在過(guò)量使用的鏈路上，這些鏈
路要求多得多的帶寬。未經(jīng)檢查的過(guò)量使用(在QoS缺乏或不足時(shí))幾乎是達(dá)爾文式的吞吐量方法。例如，帶
寬密集型UDP/IP業(yè)務(wù)一般會(huì)消耗大量的帶寬資源，而TCP/IP業(yè)務(wù)則獲得較低的優(yōu)先權(quán)，迫使會(huì)話速度大大
降慢或超時(shí)?；诓呗缘腝oS允許城域網(wǎng)供應(yīng)商在提供的特級(jí)服務(wù)中，設(shè)置和強(qiáng)制實(shí)施嚴(yán)格的業(yè)務(wù)門限，有
效地防止這種問(wèn)題。服務(wù)配置嚴(yán)格遵守SLA，而不會(huì)影響其它服務(wù)。然而，這一規(guī)則有一個(gè)例外，即如果存
在沒(méi)有使用的帶寬容量，那么可以為需要帶寬的任何其它服務(wù)提供多余的帶寬。這要遠(yuǎn)比SONET時(shí)分復(fù)用(T
DM)方法經(jīng)濟(jì)實(shí)用，SONET時(shí)分復(fù)用強(qiáng)制配置固定數(shù)量的帶寬，如果不使用這些帶寬，就會(huì)造成帶寬浪費(fèi)。E
xtreme基于策略的QoS功能還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即它允許分片為客戶提供城域以太網(wǎng)帶寬。
　　通過(guò)在萬(wàn)兆位鏈路上采用Extreme基于策略的QoS，可以簡(jiǎn)便地開(kāi)通對(duì)時(shí)間敏感的業(yè)務(wù)，如IP語(yǔ)音(VoI
P)、流式音頻和實(shí)時(shí)視頻，這些應(yīng)用對(duì)時(shí)延和抖動(dòng)都特別敏感。通過(guò)Extreme技術(shù)，這些應(yīng)用可以獲得所需
的處理。基于策略的QoS對(duì)傳統(tǒng)的客戶應(yīng)用同樣非常關(guān)鍵，這些應(yīng)用的最初目標(biāo)并不是擴(kuò)展到企業(yè)中，如IP
X數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)然，這并沒(méi)有阻止企業(yè)推動(dòng)這些以太網(wǎng)應(yīng)用，這些應(yīng)用一般都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越原始局限，提供了關(guān)鍵
事務(wù)型數(shù)據(jù)。通過(guò)支持Extreme基于策略的QoS，城域網(wǎng)供應(yīng)商可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)商業(yè)目標(biāo)。Extreme在每個(gè)
端口上提供了八個(gè)基于優(yōu)先權(quán)的隊(duì)列。這可以以特級(jí)價(jià)格為特級(jí)客戶提供特級(jí)服務(wù)。根據(jù)每MB價(jià)格，各種
客戶在網(wǎng)絡(luò)上被分隔開(kāi)來(lái)，分別獲得自己購(gòu)買的相應(yīng)服務(wù)。另一個(gè)非常重要的功能是能夠根據(jù)預(yù)定的DiffS
erv代碼點(diǎn)重新映射分組，這也稱為“著色”?；旧希夹g(shù)自動(dòng)強(qiáng)制實(shí)施服務(wù)水平協(xié)議，從而防止客
戶超越優(yōu)先權(quán)，濫用訪問(wèn)權(quán)限。這超出了實(shí)施端到端QoS的范疇。