编者按：上一篇对千兆以太网应用、千兆网交换机、千兆以太网与铜缆布线系统、千兆以太网与光缆布线系统等方面进行详细的阐述。本篇就将对光以太网、光以太网的建设、光接入网络技术以及以太网的QoS做讲解。

8.光以太网（Optical Ethernet）

　　光以太网的出现，彻底解决了上述问题。从2000年下半年以来，包括北电网络公司在内的一些电信设备公司提出了光以太网的概念。这一解决方案的核心是利用光纤的巨大带宽资源和以太网的成熟和易用为运营商建造新一代的宽带城域接入网，满足市场对带宽的巨大需求。

　　光以太网将以太网的优越性扩展到了城域网，如低成本的以太网接口（10Mbps、100Mbps、1Gbps），由于以太网在企业和个人计算机上的广泛使用，使得以太网的硬件成本非常低，大大降低了运营商的网络建设成本。以太网已经有26年的历史，技术的成熟更降低了网络的风险。通过跨广域网的VLAN实现虚拟专用网络应用，不需要企业改变他们现有的IP地址编址，大大简化了企业的管理成本，使得光以太网可以同时为住宅用户和商业用户服务。

　　光以太网技术用于建设公共电信网，必须满足对电信网的几个基本要求：

8.1高可靠性

　　电信网络99.999%的可靠性不仅体现在网络设备的可靠性，同时对组网技术、路由选择、拥塞控制、故障恢复、路径保护和流量管理提出了要求。网络的可靠性包含以下几个方面：

　　链路/路径的保护和故障恢复、拥塞控制、路由选择和流量控制。已有的以太网技术在这几方面存在缺陷。如在城域网的组网中，经常会出现环路，Spanning Tree设计用来消除环路，这样不仅带宽不能有效利用，并且当链路发生故障时，Spanning Tree的重构又需要多达十几秒的时间。与传统的SDH相比，是无法接受的。为解决以上问题，IEEE成立了802.17工作组专门致力与环结构以太网技术RPR的研究。以期在网络可靠性方面有较大的提高。北电网络公司是该工作组的发起人之一。

8.2可提供SLA

　　对商业用户而言，ATM和帧中继是他们熟悉的业务。以太网如果想成为这些业务的替代产品，必须能够满足用户对服务等级的严格要求。

8.3高可扩展性

　　扩展性包括两个方面，一是对业务的汇聚能力，以便为更多的用户提供服务。另一方面是业务的颗粒度要比较细，能够满足不同用户或同一用户不同时期对带宽的要求。

8.4用户管理

　　表现在对用户的识别和管理，以及为不同用户提供不同服务等级的能力。以太网技术具有非常好的扩展性，可以非常方便地扩展用户的数量，同时他的统计复用功能大大提高了网络中继带宽的利用率。但在用户管理和网络可靠性方面，目前的以太网技术还不能满足电信网的要求。

　　用户管理是一切业务的基础,目前很多已建和在建的宽带城域网都没有用户管理的功能，不能提供按使用计费的功能，因此，只能对用户实行包月制。使业务推广受到极大的限制。用户管理包括我们通常所讲的用户认证、授权和计费三个方面的功能。目前PPPoE是比较常用的一种用户管理手段.

　　BRAS是宽带接入网关，如北电网络公司的Shasta 5000就是此类设备。他可以安装在端局的POP节点，负责终结由用户PC机发起的PPPoE进程。在BRAS的后面，连接了运营商的Radius认证服务器和Radius计费服务器。当用户登录时，BRAS将用户输入的用户名和口令传送到认证服务器，验证通过后，BRAS将允许用户接入网络，并启动计费服务器对用户进行计费。

　　为了方便用户的使用，一种更为方便的业务在线申请方式已经在一些BRAS上实现。在这种方式下，BRAS后方增加了一台门户服务器。没有申请业务的用户可以通过缺省用户名/口令 如BRAS/BRAS登录网络，这时，该用户只能通过浏览器访问门户服务器。门户服务器的主页上是可供选择的业务类型。用户可以在这里选定用户名/口令以及申请的业务类型。门户服务器将自动更新BRAS和认证服务器的记录。用户在几分钟内就可以完成注册和业务申请。极大地方便了用户的使用，节省了运营开支。

　　由于目前城域网的建设处于第一阶段，运营商往往希望以最小的投资尽快占领市场，相对比较昂贵的BRAS投资往往超出他们的预算，因此目前采用BRAS PPPoE用户管理方式的网络较少。BRAS的大量使用应该出现在网络建设的第二阶段之后。

　　与此同时，作为以太网标准的制定者，IEEE也开始探讨以太网在城域网范围内使用所涉及的安全和认证方面的问题，提出了802.1x草案。该方案的核心内容是如图。

　　靠近用户一侧的以太网交换机上放置一个EAP代理，用户PC机运行EAPoE的客户端软件与交换机通信。初始状态下，交换机上的所有端口处于关闭状态。当用户通过EAPoE登录交换机时，交换机将用户同时提供的用户名口令传送到后台的Radius认证服务器上。如果用户名/口令通过了验证，则相应的以太网端口打开，允许用户访问。802.1x的实现基于以太网交换机，为运营商提供了一种更为经济实用的用户管理方式。

　　此外，10G以太网标准已经接近完成，这将为以太网技术在城域网中的应用开辟更为广阔的空间。

9.光以太网的建设

　　光以太网首先在北美得到应用。在近两年，北美出现了一批城域以太网运营商(MEC),如Yipes,Cogent,Telseon等。以Yipes为例，他目前在美国约20个大城市提供公共以太网接入业务，他的网络中大量使用千兆以太网交换机，通过光纤到大楼为用户提供Internet接入和透明局域网互连(TLS)业务，主要客户是ISP、律师事务所、基于Web的企业等商业用户和学校。

　　与北美不同，中国的以太网接入业务首先瞄准了住宅用户。北美的私人住宅非常分散，采用光纤到路边的方法，每对光纤覆盖的用户数量非常小，因此，在北美使用ADSL和Cable Modem更为经济。中国的情况完全不同，城市的居民集中居住在各类小区内，小区内的住宅数量在300到2000户之间。运营商采用光纤到小区的方法非常经济实用。据测算，以太网接入用户的成本（不计光纤和双绞线）约在30到60美元之间，大大低于ADSL和Cable Modem。

　　在国内，宽带IP城域网的建设从1999年开始。部分省市的有线电视台为向其有线电视用户提供Internet接入服务，选择以太网技术建设城市宽带网，采用以太网/HFC混合的方式，在某些小区提供以太网到用户，在另一些小区采用以太网到小区，Cable Modem到用户的方式提供服务。2000年以来，各地电信公司纷纷开始建设宽带城域网，以以太网到用户为主，ADSL为辅。

　　宽带城域网的建设基本可以分为3个阶段。第一阶段主要目标是抢占市场，运营商充分认识到市场就是公司的生命线，所以包括中国电信、联通、网通、有线电视公司等都把快速接入商业楼宇和住宅小区为第一要物。在这一阶段，大家纷纷采用现有的各种以太网交换机快速搭起网络的架构，提供的主要业务是包月制的Internet接入服务。第二阶段，运营商从公共运营网络的角度重新审视自己已建成的宽带城域网，并且从各种角度进行优化，提高网络的可靠性、可管理性，并考虑采用新的技术。以太网在城域网中的应用，同样对业界和设备厂商也提出了挑战。由于目前以太网产品主要应用在企业网环境下，在设备可靠性、网络可靠性等方面存在弱点。另外，发展基于以太网的组网技术、用户管理、带宽管理、计费系统成为主要任务。所以，第二阶段的主要任务是将宽带城域网优化成为一个真正意义的公共电信网。第一阶段网络建设完成之后，运营商的的关注焦点将转向业务，第三阶段的主要任务是在已有网络的基础上，如何开发出更多吸引用户的业务，带来更多的业务收入，使其在网络上的投资价值最大化。目前来看，宽带城域网的主要业务是Internet接入。我们可以在几个方面拓展业务面。

　　宽带给人们插上了梦想的翅膀，视觉的享受是人们的最爱。不能想象在城市中修建了上下十车道的大街后，人们只在上面骑自行车、赶马车。典型的视频应用如VOD、WebTV、视频会议、网络视频游戏、甚至高清晰电视节目。在商业用户服务方面，基于运营商网络的VPN和防火墙将是商业用户的主要应用。

10.光接入网络技术

　　据Forrester Research估计,在今后两年里有一半的企业用户打算将带宽增加一倍。那么这种带宽从何而来，企业用户目前只有不多的几种选择:带宽受限的T-1线路或价格昂贵且还不如普及的T-3线路。

　　光纤接入是解决这一问题的答案，据Vertical Systems Group表示,目前只有3%的企业连接到光纤网络上,同时76%的企业距光纤网的距离在一英里(约为1.6 公里)之内。但是,直到目前为止,将光纤直接连接到企业的唯一途径是使用价格昂贵的SONET设备,因此无法将光纤连接到每个建筑上。

　　光接入网络技术(OAN)是消除阻挡在局域网和广域网中不断增加的容量之间瓶颈的实用技术。OAN 使服务提供商可以向各种规模的企业提交基于光纤的宽带服务。基于无源光学网络(passive optical network, PON)的OAN不需要在外部站中安装贵重的有源电子设备,因此使服务提供商可以高性价比地向企业提供所需的带宽。

　　OAN由三个部分构成：一台安装在服务提供商中心局的光接入交换机(OAS)；一台安装在客户端的智能光终端(IOT)；以及一台安装在上述两种设备之间的PON。在PON 环境中除了光纤线路之外唯一所需的外部设备是无源光分路器和耦合器。这两种设备可以像水管子上的T 形连接器那样分离或合并传输流:将一半的光线传向一个方向, 另一半传向另一个方向。耦合器/分路器可以从很多光学部件生产厂商那里买到。

　　OAS是一种将来自分布在PON上"下游"的数百个IOT的传输流汇集起来的IP/ATM 交换机,配置标准接口的OAS提供了一个进入广域网的有效输入点。IOT是一种低价客户端设备,它可以支持宽带语音和数据服务。

　　基于PON的光纤接入网络技术使服务提供商可以在更好地利用光线嵌入基础的同时, 向众多企业用户提供具有从1M到100Mbps以及专用波长的灵活带宽的宽带语言和数据服务。

　　在接入网络中,一种规格不可能满足所有的需求,目前T-1、T-3和数字用户线路就是这种情况。OAN 使企业用户可以享用各种规格的灵活的带宽:从1M 到100Mbps以及专用波长的带宽。此外,OAN使企业用户可以迅速地改善其带宽状况来支持他们对带宽需求的变化,例如,一个零售商可以在假日季节将其服务水平由3M变为10Mbps。

　　由于没有几家公司准备使用占用整个波长的服务,因此OAN 应用能否将波长分为较小的波长十分重要。正如密集波分复用技术可以增加光纤线路上的波长量一样,分割波长的能力增加了一种波长所能提供服务的终点的数量。在具有这种功能时,服务提供商不需要在向每个客户提交波长时进行大量的投资。

　　OAN的另一个关键属性是利用嵌入式光纤基础设施。通过在外部站中使用无源光纤分路器和耦合器,服务提供商只需在一所办公区附近部署少量的光纤线路,然后再由办公区辐射出去为多数企业用户提供服务。

　　提交高容量宽带光纤基础设施终将消除公共网络中的最后一公里障碍，企业用户在可以不受限制地访问Internet的情况下,最终将享受到虚拟专用网络、企业对企业电子商务和应用外包等下一代服务。

11.以太网的QoS

　　以太网交换ASIC（专用集成电路）可以根据第一层到第七层信息对帧或分组分类。这就可以确切了解帧或分组属于哪个应用或会话，然后能够在逐个应用或流量的基础上实施带宽管理或带宽分配。这种智能通常称为基于策略的服务质量(QoS)，通过这种智能，集中策略管理程序可以维护与客户、应用及相应服务水平协议(SLA)有关的所有必要细节。

　　通过先进的QoS，可以为客户提供一条物理以太网连接，不管物理速率是多少(10/ 100/1000/ 10000 Mbps)，都可以在硬件中采用速率整形功能，确切地提供客户所需的带宽数量。此外，现在可以在一条物理管道中，在逐个应用或流量的基础上应用优先处理功能，而不像当前SONET/ATM网络那样需要单独的时隙或虚拟连接。这实现了极高的扩充能力，而这在现有的技术中是不可能实现的。同时，可以预计在以太网中将实现下一次增长浪潮。

　　QoS已经得到各个标准机构的支持，如IETF、ITU等，因为它使得以太网能够在现有技术上运行。为支持SONET/SDH上以太网协议，IETF (RFC 2878：桥接控制协议)和ITU已经标准化一个可互换的规范，可以透明地传输嵌入VLAN标记、且标记保持不变的以太网帧。

　　然而，万兆以太网并不仅仅是提供了更大的管道。基于策略的QoS是其另一个基本组成部分，Extreme Networks以有效的方式提供了这种功能。

　　QoS对万兆以太网如此重要的原因是：因为万兆以太网在初期可能会部署在过量使用的链路上，这些链路要求多得多的带宽。未经检查的过量使用(在QoS缺乏或不足时)几乎是达尔文式的吞吐量方法。例如，带宽密集型UDP/IP业务一般会消耗大量的带宽资源，而TCP/IP业务则获得较低的优先权，迫使会话速度大大降慢或超时。基于策略的QoS允许城域网供应商在提供的特级服务中，设置和强制实施严格的业务门限，有效地防止这种问题。服务配置严格遵守SLA，而不会影响其它服务。然而，这一规则有一个例外，即如果存在没有使用的带宽容量，那么可以为需要带宽的任何其它服务提供多余的带宽。这要远比SONET时分复用(TDM)方法经济实用，SONET时分复用强制配置固定数量的带宽，如果不使用这些带宽，就会造成带宽浪费。Extreme基于策略的QoS功能还有一个优点，即它允许分片为客户提供城域以太网带宽。

　　通过在万兆位链路上采用Extreme基于策略的QoS，可以简便地开通对时间敏感的业务，如IP语音(VoIP)、流式音频和实时视频，这些应用对时延和抖动都特别敏感。通过Extreme技术，这些应用可以获得所需的处理。基于策略的QoS对传统的客户应用同样非常关键，这些应用的最初目标并不是扩展到企业中，如IPX数据库。当然，这并没有阻止企业推动这些以太网应用，这些应用一般都远远超越原始局限，提供了关键事务型数据。通过支持Extreme基于策略的QoS，城域网供应商可以帮助客户实现商业目标。Extreme在每个端口上提供了八个基于优先权的队列。这可以以特级价格为特级客户提供特级服务。根据每MB价格，各种客户在网络上被分隔开来，分别获得自己购买的相应服务。另一个非常重要的功能是能够根据预定的DiffServ代码点重新映射分组，这也称为"着色"。基本上，着色技术自动强制实施服务水平协议，从而防止客户超越优先权，滥用访问权限。这超出了实施端到端QoS的范畴。