《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電信級(jí)以太網(wǎng)基本知識(shí)
EXFO
摘要: 由于技術(shù)要求復(fù)雜的商業(yè)用戶和住宅用戶不斷對(duì)優(yōu)質(zhì)、高帶寬數(shù)據(jù)服務(wù)(如語(yǔ)音和視頻)提出新的需求,全球的服務(wù)提供商必須發(fā)展他們的傳輸基礎(chǔ)設(shè)施才能支持這些帶寬和質(zhì)量密集型服務(wù)。全I(xiàn)P核心網(wǎng)已不再足以滿足需求了;提供商現(xiàn)在必須以經(jīng)濟(jì)高效并且又能保證質(zhì)量的方式將其IP融合擴(kuò)展到邊緣網(wǎng)/城域網(wǎng)。
關(guān)鍵詞: 電信級(jí)以太網(wǎng)
Abstract:
Key words :

  什么是電信級(jí)以太網(wǎng)?

  一直以來(lái),以太網(wǎng)都被看做是局域網(wǎng)環(huán)境中成本低廉的可擴(kuò)展數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)解決方案;然而,對(duì)當(dāng)今服務(wù)提出的嚴(yán)格服務(wù)質(zhì)量 (QoS) 預(yù)期要求服務(wù)提供商提供的解決方案既利用以太網(wǎng)的成本效益,而又不犧牲面向連接的(雖然昂貴)時(shí)分復(fù)用 (TDM) 解決方案(如 SONET/SDH)的優(yōu)點(diǎn)。

  在服務(wù)開(kāi)通時(shí)立即進(jìn)行全面的以太網(wǎng)測(cè)試現(xiàn)在對(duì)于確保服務(wù)質(zhì)量并提升客戶滿意度至關(guān)重要??蛻舴?wù)等級(jí)協(xié)議 (SLA) 通過(guò)主要的歸檔網(wǎng)絡(luò)可用性和平均修復(fù)時(shí)間 (MTTR) 等易于驗(yàn)證的值,限定了某些必須滿足的性能標(biāo)準(zhǔn)。然而,證明以太網(wǎng)性能標(biāo)準(zhǔn)的難度不小,僅憑一個(gè) PING 命令難以精確地完成對(duì)性能可用性、傳輸延遲、鏈路突發(fā)性和服務(wù)完整性的評(píng)判工作。因此,電信級(jí)以太網(wǎng)是以太網(wǎng)的擴(kuò)展,讓服務(wù)提供商能夠提供優(yōu)質(zhì)的以太網(wǎng)服務(wù)。

  傳輸媒體

  下圖列出了電信級(jí)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中使用的不同媒體,并指明了其通常的部署位置:

以太網(wǎng)一般部署位置

圖1    以太網(wǎng)一般部署位置

  銅纜

  迄今為止,銅纜(即絕緣的銅絞線)由于現(xiàn)有的廣泛部署和相對(duì)低廉的成本,仍然是電信級(jí)以太網(wǎng)中使用最廣泛的媒體之一。銅纜幾乎無(wú)處不在,因?yàn)樗菫榧彝ズ推髽I(yè)提供簡(jiǎn)易老式電話服務(wù) (POTS) 的最佳媒體。利用該基礎(chǔ)設(shè)施,服務(wù)提供商在以最高為 1 千兆比特每秒 (Gbit/s) 的較低速率流量占領(lǐng)市場(chǎng)并傳輸較高速率流量(某些情況下最高可達(dá) 10 Gbit/s)的同時(shí),可以避免構(gòu)建昂貴的新網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)固有的可擴(kuò)展性為運(yùn)營(yíng)商提供了高度靈活的平臺(tái),可以為較小型的企業(yè)、分公司、移動(dòng)電話基站和其他站點(diǎn)提供增值服務(wù)。但是,銅纜會(huì)受到電磁干擾和串?dāng)_的影響,這可能會(huì)對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的可靠傳輸產(chǎn)生不利影響;而且在高速率情況下,問(wèn)題會(huì)更加嚴(yán)重。

  微波

  以太網(wǎng)還用于移動(dòng)回傳、從信號(hào)塔到交換局或各交換局之間的距離。使用的介質(zhì)實(shí)際上是無(wú)線微波。微波射頻是無(wú)線運(yùn)營(yíng)商首選的基礎(chǔ)設(shè)施。具有以太網(wǎng)功能的微波正在成為無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施中越來(lái)越重要的組成部分。基站站點(diǎn)對(duì)帶寬的更高需求以及對(duì)于顯著降低回傳數(shù)據(jù)流量的運(yùn)營(yíng)成本的要求,促使人們對(duì)微波的興趣日益高漲。無(wú)線產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)再加上移動(dòng)回傳的持續(xù)發(fā)展,只會(huì)增加使用微波射頻作為傳輸介質(zhì)的情況。

  光纖

  由于光纖可以承載的信息遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于銅纜,因此電信級(jí)以太網(wǎng)服務(wù)提供商通常會(huì)在距離很長(zhǎng)的情況下或在網(wǎng)絡(luò)核心內(nèi)使用光纖來(lái)傳輸高速率流量(通常為 1 Gbit/s 或更高)。光纖通常與 SONET/SDH、密集波分復(fù)用 (DWDM) 或光傳送網(wǎng) (OTN) 結(jié)合使用。光纖布線的初始成本可能更高,但是即使使用最快的速率傳輸,依然可以完全抵抗串?dāng)_和電磁干擾,因此,可以提供可靠得多的數(shù)據(jù)傳輸。隨著對(duì)帶寬和速率的需求日益上升,在網(wǎng)絡(luò)上(甚至是企業(yè)站點(diǎn)上)應(yīng)用光纖的需求也在不斷增長(zhǎng)。然而,光纖的主要問(wèn)題是其部署和維護(hù)成本較高。

  電信級(jí)以太網(wǎng)服務(wù)

  城域以太網(wǎng)論壇 (MEF) 所定義的兩種基本以太網(wǎng)服務(wù)類型為:

  以太網(wǎng)線路 (e-Line)

  在實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的同時(shí),E-Line 服務(wù)還用于創(chuàng)建以太網(wǎng)專線服務(wù)、基于以太網(wǎng)的 Internet 接入服務(wù)以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn) (P2P) 以太網(wǎng) VPN。

 

 E-Line 服務(wù) 點(diǎn)到點(diǎn)EVC

圖2   E-Line 服務(wù) 點(diǎn)到點(diǎn)EVC

  E-Line 變量

  以太網(wǎng)專線

  此服務(wù)包含使用專用帶寬的 P2P 連接,該連接實(shí)際上是級(jí)聯(lián)的 SONET/SDH 通道或是數(shù)據(jù)包交換網(wǎng)絡(luò)中的保留數(shù)據(jù)包帶寬。在以太網(wǎng)層上,不同用戶的以太網(wǎng)幀嚴(yán)格保持獨(dú)立,從而使得每個(gè)用戶在任何時(shí)候都有可用的約定帶寬(也稱為承諾信息速率 (CIR))。在這點(diǎn)上,以太網(wǎng)專線非常類似于傳統(tǒng)的基于 TDM 的專線,但以太網(wǎng)專線具有給用戶和網(wǎng)絡(luò)操作人員的邊緣設(shè)備提供本地以太網(wǎng)接口這一優(yōu)勢(shì)。類似于典型的 TDM 專線,通過(guò)部署以太網(wǎng)專線可以支持許多不同的運(yùn)營(yíng)商服務(wù),如以太網(wǎng) Internet、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接入或 LAN 到 LAN 互連,在 LAN 到 LAN 時(shí)允許用戶擁有一個(gè)或兩個(gè)連接端的互連。以太網(wǎng)專線是部署方法最簡(jiǎn)單的 E-Line 服務(wù)。服務(wù)提供商通常通過(guò)多業(yè)務(wù)服務(wù)平臺(tái) (MSPP) 提供這些服務(wù),MSPP 在用戶的網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營(yíng)商的 SONET/SDH 傳輸網(wǎng)絡(luò)之間起著分界線的作用。

  以太網(wǎng)虛擬專線

  對(duì)于以太網(wǎng)虛擬專線,規(guī)則稍有不同。在此服務(wù)中,用戶仍可獲得點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接,但連接是通過(guò)共享帶寬而不是專用帶寬。此共享帶寬可以是傳輸網(wǎng)絡(luò)中的 TDM 通道或是數(shù)據(jù)包交換網(wǎng)絡(luò)中交換機(jī)和路由器的交換結(jié)構(gòu)帶寬。這種服務(wù)可以以盡力而為的方式提供,也可以使用指定 CIR 和其它關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)參數(shù)(如延遲)的 SLA 來(lái)提供。該服務(wù)非常類似于幀中繼以及其使用永久虛擬電路 (PVC) 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)的模型。MEF 將以太網(wǎng)虛擬專線服務(wù)定義為兩個(gè)用戶之間的 P2P 以太網(wǎng)虛擬連接 (EVC)。可將多個(gè) EVC 合并以形成集中星型架構(gòu),在此架構(gòu)中,多個(gè)遠(yuǎn)程辦公室均要求接入到總公司,或者多個(gè)用戶均要求從操作員的接入點(diǎn) (POP) 接入到管理服務(wù)。

  以太網(wǎng) LAN (e-LAN)

  E-LAN 服務(wù)可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(任何點(diǎn)對(duì)任何點(diǎn))的連接,設(shè)計(jì)用于多點(diǎn)以太網(wǎng) VPN 和本地以太網(wǎng)透明 LAN 服務(wù)。

 

  E-LAN 服務(wù) 多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)EVC

圖3   E-LAN 服務(wù) 多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)EVC

  E-LAN 變量

  以太網(wǎng)專用 LAN

  以太網(wǎng)專用 LAN (EPLAN) 服務(wù)通過(guò)專用帶寬提供多點(diǎn)連接,即它可連接兩個(gè)或多個(gè)用戶。從一個(gè)用戶站點(diǎn)發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)可在一個(gè)或多個(gè)其他用戶站點(diǎn)接收到。每個(gè)站點(diǎn)連接到多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的以太網(wǎng)虛擬電路 EVC,并且使用專用資源來(lái)防止不同用戶的以太網(wǎng)幀多路復(fù)用在一起。添加的新站點(diǎn)連接到相同的多點(diǎn) EVC,從而簡(jiǎn)化供應(yīng)和服務(wù)激活。從用戶的觀點(diǎn)來(lái)看,EPLAN 使得多個(gè) LAN 站點(diǎn)似乎成為了單個(gè)非常大的 LAN。

  以太網(wǎng)虛擬專用 LAN

  在過(guò)去的兩年里,以太網(wǎng)虛擬專用 LAN (EVPLAN) 經(jīng)歷了數(shù)次更名,從虛擬專用 LAN 服務(wù) (VPLS) 到透明 LAN 服務(wù) (TLS),再到虛擬專用交換網(wǎng)絡(luò) (VPSN)。無(wú)論如何稱呼它,EVPLAN 都是在以太網(wǎng)邊緣設(shè)備之間提供第 2 層多點(diǎn)連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。通過(guò)使用 VLAN 標(biāo)簽的封裝技術(shù)或其他封裝技術(shù)(如 MPLS)完成用戶區(qū)分。EVPLAN 對(duì)服務(wù)提供商而言是有成本效益的服務(wù),因?yàn)樗艹浞掷镁W(wǎng)絡(luò)中的共享傳輸帶寬。但是,由于它是多點(diǎn)服務(wù),因而管理比較復(fù)雜。操作員必須實(shí)現(xiàn)保護(hù)、帶寬簡(jiǎn)檔、擁塞管理、緩沖等操作;相比于 P2P 服務(wù),所有這些方面在 EVPLAN 中的實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜。

  電信級(jí)以太網(wǎng)應(yīng)用

  電信級(jí)以太網(wǎng)服務(wù)主要用于以下兩種情況:

  商業(yè)服務(wù)

  在企業(yè)中部署電信級(jí)以太網(wǎng)服務(wù)的需求將隨著越來(lái)越高的帶寬要求而持續(xù)增長(zhǎng);這是由企業(yè)的需求所驅(qū)動(dòng),不僅僅是數(shù)據(jù)服務(wù)需求,還包括通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音和視頻服務(wù)需求。

  站點(diǎn)到站點(diǎn)的訪問(wèn)、數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器整合、災(zāi)難恢復(fù)、面向服務(wù)的架構(gòu)、Internet 接入、軟件即服務(wù) (SaaS) 以及融合網(wǎng)絡(luò)僅僅是需要高帶寬和低延遲的其中一小部分應(yīng)用。

  商業(yè)服務(wù)使用以太網(wǎng)最主要的優(yōu)勢(shì)是降低成本。標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)的全球可用性降低了實(shí)施成本。IT 部門(mén)對(duì)以太網(wǎng)的熟悉也使得電信級(jí)以太網(wǎng)服務(wù)的實(shí)施更加輕松,成本也更加低廉。本質(zhì)上,電信級(jí)以太網(wǎng)將以太網(wǎng)成本模型的優(yōu)勢(shì)引入到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中。新的應(yīng)用要求高帶寬和低延遲,因?yàn)槠涓甙旱某杀?,這在以前是不可能實(shí)現(xiàn)或者禁止實(shí)施的,而現(xiàn)在可以輕松實(shí)現(xiàn)。

  電信級(jí)以太網(wǎng)的另一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是性能。部分原因是由于其本質(zhì),以太網(wǎng)需要更少的處理便可運(yùn)營(yíng)和管理。它們同時(shí)還能以高于其他技術(shù)的帶寬運(yùn)行。由于其延遲和延遲變化均很低,因此這也是最適合語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)的解決方案。電信級(jí)以太網(wǎng)服務(wù)還能夠提供較高的靈活性,對(duì)于本質(zhì)上具有不可預(yù)測(cè)的不同帶寬需求的應(yīng)用(例如站點(diǎn)到站點(diǎn)的訪問(wèn))而言,這是理想之選。

 電信級(jí)以太網(wǎng)商業(yè)服務(wù)

圖4   電信級(jí)以太網(wǎng)商業(yè)服務(wù)

  移動(dòng)回傳服務(wù)

  隨著回傳網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展為支持基于數(shù)據(jù)包的傳輸,移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商面臨著從管理網(wǎng)絡(luò)性能轉(zhuǎn)變?yōu)楣芾矸?wù)性能帶來(lái)的眾多挑戰(zhàn)。采用簡(jiǎn)單的 Ping 命令來(lái)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)已不再適用。因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商限制不僅要評(píng)估網(wǎng)絡(luò)性能,而且還必須根據(jù)每一項(xiàng)服務(wù)來(lái)持續(xù)驗(yàn)證和測(cè)量關(guān)鍵性能指標(biāo)。

  在當(dāng)前以及以后的數(shù)年中,回傳網(wǎng)絡(luò)都將由 E1/T1(用于語(yǔ)音)和以太網(wǎng)/IP(用于數(shù)據(jù)服務(wù))技術(shù)的組合構(gòu)成。這種混合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過(guò)增加非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的信息流,從而為突破潛在的信息流瓶頸提供了經(jīng)濟(jì)的解決方案。

  隨著電信級(jí)以太網(wǎng)的日益成熟,無(wú)線回傳終將轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆跀?shù)據(jù)包;這會(huì)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),降低成本,并且為通過(guò)以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期增長(zhǎng)提供了必需的可擴(kuò)展性。

電信級(jí)以太網(wǎng)移動(dòng)回傳服務(wù)

圖5   電信級(jí)以太網(wǎng)移動(dòng)回傳服務(wù)

 
  關(guān)鍵性能指標(biāo)

  關(guān)鍵性能指標(biāo) (KPI) 是用于指示特定信息流類別的最低性能的特定信息流特性。以下 KPI 會(huì)直接影響回傳網(wǎng)絡(luò)的性能。

  · 幀延遲或時(shí)延是幀或數(shù)據(jù)包從離開(kāi)發(fā)送端口的時(shí)刻起到抵達(dá)目標(biāo)端口時(shí)刻之間的時(shí)間差。該指標(biāo)對(duì)語(yǔ)音或視頻等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的質(zhì)量有著直接影響。管理服務(wù)(如同步協(xié)議)負(fù)責(zé) BSC 和移動(dòng)設(shè)備之間的通信,其響應(yīng)時(shí)間必須非常短。這將有助于確保高質(zhì)量的語(yǔ)音傳輸、小區(qū)切換、信令和可靠連接。
  · 幀丟失對(duì)于所有實(shí)時(shí)服務(wù)(如語(yǔ)音或?qū)崟r(shí)視頻)以及信息流控制的同步和管理而言都是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。丟包會(huì)導(dǎo)致糟糕的感知質(zhì)量,而丟失控制數(shù)據(jù)包會(huì)增大時(shí)延,并且還可能導(dǎo)致連接故障甚至通話中斷。

  · 帶寬是指可以轉(zhuǎn)發(fā)的最大數(shù)據(jù)量。該測(cè)量值是一秒鐘測(cè)量窗口內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)的信息流總量的比率。對(duì)于不同的性能保證,帶寬可以為“承諾值”,也可以為“超額值”。

  · 幀時(shí)延變化(或數(shù)據(jù)包抖動(dòng))是指數(shù)據(jù)包傳輸?shù)牡竭_(dá)時(shí)間之間的變化。在數(shù)據(jù)包通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸期間,它們通常會(huì)排隊(duì)等待,并以突發(fā)方式被發(fā)送至下一跳??赡馨l(fā)生隨機(jī)優(yōu)先級(jí)排序,從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)包以隨機(jī)速率發(fā)送。因此設(shè)備會(huì)以不規(guī)則的時(shí)間間隔接收到數(shù)據(jù)包。抖動(dòng)會(huì)對(duì)終端節(jié)點(diǎn)的接收緩沖區(qū)造成壓力,如果抖動(dòng)幅度過(guò)大,則會(huì)造成該緩沖區(qū)使用過(guò)度或使用不充分。實(shí)時(shí)應(yīng)用對(duì)于數(shù)據(jù)包抖動(dòng)尤為敏感。因此,設(shè)計(jì)了緩沖區(qū)來(lái)存儲(chǔ)一定數(shù)量的視頻或音頻數(shù)據(jù)包,然后以固定時(shí)間間隔對(duì)這些數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理,從而向最終用戶提供流暢無(wú)誤的傳輸。抖動(dòng)過(guò)大會(huì)影響體驗(yàn)質(zhì)量 (QoE),因?yàn)榈诌_(dá)速率較快的數(shù)據(jù)包會(huì)導(dǎo)致緩沖區(qū)溢出而丟失數(shù)據(jù)包;而抵達(dá)速率較慢的數(shù)據(jù)包會(huì)使緩沖區(qū)處于空狀態(tài),從而出現(xiàn)靜止圖像或沒(méi)有聲音的情況。
 

  關(guān)鍵技術(shù)概述

  MPLS

  IP/多協(xié)議標(biāo)簽交換 (MPLS) 這一 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)是一種建立的傳輸方法,可以在全 IP 骨干網(wǎng)中從多個(gè)協(xié)議(ATM、幀中繼、以太網(wǎng)等)透明地交換數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)包或幀)。由于完全支持服務(wù)等級(jí) (CoS) 和虛擬 LAN (VLAN),因此對(duì)于希望延長(zhǎng)核心網(wǎng)絡(luò)中基于 TDM 的傳統(tǒng)服務(wù)壽命的運(yùn)營(yíng)商而言,MPLS 是理想之選。目前正在修改該標(biāo)準(zhǔn)以增加流量工程能力 (MPLS-TP),這將使得 IP/MPLS 可以支持將解決方案擴(kuò)展至城域邊緣外所需要的高級(jí)服務(wù)質(zhì)量。

  MPLS-TP

  由于逐漸遷移至基于數(shù)據(jù)包的服務(wù)這一趨勢(shì),傳輸網(wǎng)絡(luò)在讓運(yùn)營(yíng)商能夠利用其已安裝的傳輸基礎(chǔ)設(shè)施投資的同時(shí),必須還要涵蓋數(shù)據(jù)包承載功能的條款。MPLS 傳輸配置 (MPSL-TP) 是 MPLS 的衍生,設(shè)計(jì)用于傳輸網(wǎng)絡(luò)。它支持?jǐn)?shù)據(jù)包傳輸網(wǎng)絡(luò)服務(wù)所需的性能和功能,以及將 MPLS 的數(shù)據(jù)包體驗(yàn)與現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)的操作體驗(yàn)和實(shí)踐相結(jié)合的操作。MPLS-TP 使基于數(shù)據(jù)包的傳輸網(wǎng)絡(luò)的部署能夠高效擴(kuò)展,以便使用簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)有效的方式來(lái)支持?jǐn)?shù)據(jù)包服務(wù)。

  PBB-TE

  支持流量工程的運(yùn)營(yíng)商骨干橋接技術(shù)或 PBB-TE(也被稱為 PBT)是另一種基于以太網(wǎng)的實(shí)施,通過(guò)禁用泛洪/廣播和生成樹(shù)協(xié)議功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)全 IP MAN 和核心網(wǎng)絡(luò)中的面向連接的傳輸服務(wù)進(jìn)行電信級(jí)部署和管理。這是通過(guò)使其面向連接而實(shí)現(xiàn)的 MAC-in-MAC 的演變。PBB-TE 將以太網(wǎng)服務(wù)層與網(wǎng)絡(luò)層分隔開(kāi);其靈活性還允許服務(wù)提供商開(kāi)始提供本地以太網(wǎng)和基于 MPLS 的服務(wù),即虛擬專用線路服務(wù) (VPWS) 或虛擬專用 LAN 服務(wù) (VPLS)(如果需要的話)。

  PTN

  分組傳輸網(wǎng) (PTN) 是以傳統(tǒng) TDM 技術(shù)中最優(yōu)元素和新興分組技術(shù)為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)出的下一代網(wǎng)絡(luò)。它通常按兩層進(jìn)行部署。在接入層,PTN 將 TDM 和數(shù)據(jù)包融合到 PTN 云中,從而實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的融合。TDM 數(shù)據(jù)包在 PTN 云中以數(shù)據(jù)包的形式進(jìn)行封裝和轉(zhuǎn)發(fā),而以太網(wǎng)/IP 本地?cái)?shù)據(jù)包也在同一 PTN 云中進(jìn)行封裝和轉(zhuǎn)發(fā)。

  PTN 網(wǎng)絡(luò)能夠利用 TDM 網(wǎng)絡(luò)的故障檢測(cè)功能以及彈性實(shí)現(xiàn)分組技術(shù)的高效數(shù)據(jù)傳輸,從而克服運(yùn)營(yíng)商面臨的眾多挑戰(zhàn)。服務(wù)提供商現(xiàn)在可以利用以太網(wǎng)和 TDM 技術(shù)的固有優(yōu)勢(shì),如經(jīng)濟(jì)高效、靈活性、多服務(wù)應(yīng)用以及服務(wù)質(zhì)量。

  PWE3

  偽線路邊緣到邊緣仿真 (PWE3) 是模擬 ATM、幀中繼或以太網(wǎng)等服務(wù)在分組交換網(wǎng)絡(luò) (PSN) 上的基本屬性的機(jī)制。PWE3 僅提供模擬線路所需要的最低功能。從客戶角度而言,可以認(rèn)為是不共享的鏈路或所選服務(wù)的電路。PW3 用于指定在 PSN 上模擬的服務(wù)的封裝、傳輸、控制、管理、交互和安全性。

  為了最大程度提升資產(chǎn)的收益并將運(yùn)營(yíng)成本降至最低程度,很多服務(wù)提供商都在探討如何將多種服務(wù)產(chǎn)品和流量類型的提供整合至單個(gè) IP 優(yōu)化型網(wǎng)絡(luò)。PWE3 是一種可行的解決方案,因?yàn)樗ㄟ^(guò) IP 網(wǎng)絡(luò)模擬以太網(wǎng)幀格式。

  線路模擬服務(wù)

  線路模擬服務(wù) (CES) 是用于通過(guò)異步網(wǎng)絡(luò)(如 ATM、以太網(wǎng))來(lái)承載 T1/E1 服務(wù)的技術(shù)。本文將重點(diǎn)具體介紹在以太網(wǎng)上的線路模擬 (CESoS)。服務(wù)提供商現(xiàn)在可以通過(guò) CESoS 管理和部署時(shí)分復(fù)用 (TDM) 專線,以及公共交換電話網(wǎng) (PSTN) 終端或企業(yè)端點(diǎn)之間的端點(diǎn)。利用該技術(shù),服務(wù)提供商現(xiàn)在可以使用 TDM 應(yīng)用來(lái)利用以太網(wǎng)固有的優(yōu)勢(shì),例如:靈活性、經(jīng)濟(jì)高效和簡(jiǎn)便。

  以太網(wǎng) OAM

  以太網(wǎng) OAM 吸收并包括了一些現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn),如 IEEE 802.1ag(用于連通性故障管理 (CFM))、ITU-T Y.1731(用于性能監(jiān)測(cè))、802.3ah 或 EFM(第一英里以太網(wǎng),用于接入網(wǎng)絡(luò)的鏈路監(jiān)測(cè)、故障信號(hào)傳輸以及遠(yuǎn)程環(huán)回)。

  OAM 標(biāo)準(zhǔn)用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障排除、檢測(cè)性能、配置驗(yàn)證和安全性管理。OAM 功能允許網(wǎng)絡(luò)操作員測(cè)量 QoS 屬性,如可用性、幀延遲、幀延遲變化(抖動(dòng))和幀丟失。以太網(wǎng) OAM 還可以提供遠(yuǎn)程環(huán)回,遠(yuǎn)程環(huán)回是對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障排除時(shí)經(jīng)常使用的功能,其中所有傳入流量都會(huì)立即反射回鏈路。

  在設(shè)備層級(jí),OAM 協(xié)議生成消息,操作人員可以利用這些消息來(lái)幫助識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的問(wèn)題。如果存在故障,則 OAM 生成的信息可以幫助操作員對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障排除,以查找故障、識(shí)別受影響的服務(wù)并采取相應(yīng)措施。另外,因?yàn)楸WC客戶的服務(wù)正常運(yùn)行非常重要,所以操作員必須能夠證明服務(wù)的正常運(yùn)行,這通常以 SLA 來(lái)衡量,而操作員必須進(jìn)行性能測(cè)量才能滿足客戶的 SLA。最后,管理功能包括收集計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)(用于計(jì)費(fèi))和網(wǎng)絡(luò)使用數(shù)據(jù)(用于容量規(guī)劃試驗(yàn))。

  有效的端到端服務(wù)控制還能夠讓運(yùn)營(yíng)商避免查找和控制故障所需的、成本昂貴的上門(mén)服務(wù),從而有助于降低維護(hù)成本。因此,固有 OAM 功能是任何電信級(jí)技術(shù)中的必備功能,也是智能以太網(wǎng)終端設(shè)備所“必須”具備的功能。

以太網(wǎng) OAM

圖6  以太網(wǎng) OAM

  同步

  在網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向采用以太網(wǎng)作為傳輸技術(shù)的過(guò)程中,同步仍然是主要問(wèn)題。由于以太網(wǎng)和 TDM 技術(shù)仍然共同存在,因此線路模擬服務(wù) (CES) 等技術(shù)能夠?qū)?TDM 信息流映射到以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施上(反之亦然),從而使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換到全分組網(wǎng)絡(luò)。

  要將這兩項(xiàng)技術(shù)互相連接,頻率同步就至關(guān)重要,因?yàn)?TDM 技術(shù)的頻率偏移容限相對(duì)于異步以太網(wǎng)技術(shù)而言限制嚴(yán)格得多。以太網(wǎng)依賴于廉價(jià)的保持振蕩器,可以停止傳輸信息流或緩沖區(qū)數(shù)據(jù),而 TDM 技術(shù)則依賴于連續(xù)傳輸,并且存在同步基準(zhǔn)。同步以太網(wǎng)可以確保物理層的頻率同步,從而解決了這些問(wèn)題。

  然而,由于 SyncE 是基于第 1 層的同步技術(shù),因此需要啟用同步路徑上所有端口的 SyncE(功能)。路徑上未啟用 SyncE 的任何節(jié)點(diǎn)均會(huì)自動(dòng)中斷從該節(jié)點(diǎn)的同步。對(duì)于在主同步單元和需要同步的邊緣設(shè)備之間有多個(gè)以太網(wǎng)端口的網(wǎng)絡(luò)提供商而言,這就存在問(wèn)題,因?yàn)楸仨氃谒卸丝谏蠁⒂?SyncE 才能同步至邊緣。由于硬件和軟件升級(jí)會(huì)大幅提升總體擁有成本,因此這些需求會(huì)增加部署的成本。另外,SyncE 僅關(guān)注頻率同步,而不保證相位同步;但是可以在一定程度上通過(guò) SyncE 評(píng)估相位要求。
 

物理層同步

圖7 物理層同步

  很多服務(wù)都需要同步,但是如今的無(wú)線基站在頻率和時(shí)間分布方面存在最大的風(fēng)險(xiǎn)。信號(hào)塔和手機(jī)之間的空中接口的頻率穩(wěn)定性可以支持在鄰近的基站之間傳送呼叫而無(wú)需中斷通話。因此,基站之間的同步對(duì)于操作員可以提供的 QoS 至關(guān)重要。

  之后推出的數(shù)據(jù)包同步技術(shù)是精確時(shí)間協(xié)議 (PTP),也稱為“IEEE 1588v2”,該技術(shù)通過(guò)在數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)中不斷交換包含適當(dāng)時(shí)間戳的包,來(lái)提供高精度的時(shí)鐘信號(hào)。在該協(xié)議中,被稱為“主時(shí)鐘”的高精度時(shí)鐘源生成時(shí)間戳聲明并響應(yīng)邊界時(shí)鐘的時(shí)間戳請(qǐng)求,從而確保邊界時(shí)鐘和從時(shí)鐘與主時(shí)鐘精確對(duì)時(shí)。通過(guò)依賴于保持功能、集成時(shí)鐘的精度以及啟用了 PTP 的設(shè)備之間的時(shí)間戳連續(xù)交換,可以將頻率和相位精度保持在亞微秒數(shù)量級(jí),從而確保網(wǎng)絡(luò)中的同步。除了能夠確保頻率和相位同步之外,ToD 同步還能確保啟用了 PTP 的所有設(shè)備均采用正確的時(shí)間得到同步(基于協(xié)調(diào)世界時(shí) (UTC))。

  PTP 的最大優(yōu)點(diǎn)在于,它是一項(xiàng)基于數(shù)據(jù)包的技術(shù),只有邊界時(shí)鐘和從時(shí)鐘需要了解數(shù)據(jù)包的性質(zhì),因此同步數(shù)據(jù)包與其他任何數(shù)據(jù)包一樣在網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)。這一靈活性降低了擁有成本,因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的主要升級(jí)僅僅局限于同步設(shè)備;相反,SyncE 方法則既要求升級(jí)同步設(shè)備,又要求根據(jù) SyncE 規(guī)格升級(jí)鏈路上的所有以太網(wǎng)端口。

 

數(shù)據(jù)包同步網(wǎng)絡(luò)

圖8  數(shù)據(jù)包同步網(wǎng)絡(luò)

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