荆瑞泉 李东颖
摘要：国际上许多标准化组织都在对以太网技术和业务进行标准化。介绍了ITU-T、IETF、MEF和IEEE等几个主要的标准化组织在以太网标准方面的进展情况，使读者对以太网的标准化现状有一个比较全面的了解。
关键词：以太网，业务，标准
以太网取得成功的主要因素包括良好的标准化、互通性、经济性和易用性。如今，人们试图将以太网扩展到城域网甚至广域网，采用与IP一致的以太网帧结构，实现不同网络之间的无缝连接，而且中间不需要任何格式转换，形成从局域网、接入网、城域网到广域网一致的以太网结构。
虽然以太网有诸多的优点，但是要使其成为真正的电信级技术以替代传统的帧中继和ATM，还需克服自身的局限性，如：缺乏端到端的QoS保证 网络故障恢复较慢 缺少业务性能监视和OAM能力，可扩展性差等。
以太网既可以作为一种传送和承载技术，也可以作为一种业务提供给用户。许多网络技术都可以支持以太网业务，如SDH、ATM、WDM和IP/MPLS等。目前，关于以太网业务还没有统一的标准，各个标准组织和厂商提出了各种各样的以太网业务，如EPL、EVPL、VPWS、VPLS、ELSAN和TLS等等。标准的不统一对以太网业务的应用和推广都很不利，因为这使得运营商、设备厂商和网络用户对不同的以太网业务有不同的理解。针对这种情况，本文将比较全面地介绍国际上主要标准组织，包括ITU-T、IETF、MEF和IEEE，关于以太网业务和技术的标准化现状。
一、ITU-T标准现状
ITU-T是国际上最重要的电信行业标准化组织，国际上大的运营商和设备制造商都非常重视ITU-T的标准。ITU-T主要关注运营商网络的体系结构，因此其关于以太网技术和业务的标准重点是规范如何在不同的传送网上承载以太网帧，包括SDH、OTN、ATM和MPLS等。ITU-T与以太网相关的标准主要由SG15和SG13研究组负责制订。
ITU-T SG15 WP3工作组负责制订传送网承载以太网的标准，目前正在制订的标准包括：
（1）以太网层网络体系结构G.8010
G.8010基于IEEE 802.1D、 802.1Q、 802.3 和802.1ad标准，使用G.805和G.809定义的建模方法描述以太网的功能结构。其中描述的以太网功能结构从网络角度出发，包括以太网分层结构、客户特性信息、客户层／服务层关联、网络拓扑和分层网络功能等。通过这种功能结构提供以太网信号的传输、复用、路由、监视、性能评价和网络生存性。该建议不包含以太网使用的服务层网络功能结构，这些功能结构在其它的建议或IETF标准中定义。基本的以太网分层结构包括以太网MAC层网络（面向无连接）和以太网PHY层网络（面向连接）。
（2）以太网业务框架G.8011
该建议定义了一种描述以太网业务的框架，这种框架由网络结构拓扑和特征属性构成。该建议定义的以太网业务由G.8010描述的通用层网络结构支持，与特定的网络实现技术无关。G.8011从运营商网络的角度定义了以下几种类型的以太网业务：
①以太网专线（EPL）：EPL有两个业务接入点，实现对用户以太网MAC帧进行点到点的透明传送。不同用户不需要共享SDH带宽，因此具有严格的带宽保障和用户隔离，不需要采用其它的QoS机制和安全机制。由于是点到点传送，因此不需要MAC地址学习。
②以太网虚拟专线（EVPL）：EVPL与ＥＰＬ的主要区别是不同的用户需要共享SDH带宽因此需要使用VLAN ID或其它机制来区分不同用户的数据。如果需要对不同用户提供不同的服务质量，则需要采用相应的QoS机制。如果配置足够多的带宽资源，则EVPL可以提供类似EPL的业务。
③ 以太网专用LAN（EPLAN）：EPLAN至少具有两个业务接入点。不同用户不需要共享SDH带宽，因此具有严格的带宽保障和用户隔离，不需要采用其它的QoS机制和安全机制。由于具有多个节点，因此需要基于MAC地址进行数据转发并进行MAC地址学习。
④以太网虚拟专用LAN（EVPLAN）：EVPLAN与EPLAN的主要区别是不同的用户需要共享SDH带宽。因此需要使用VLAN ID或其它机制来区分不同用户的数据。如果需要对不同用户提供不同的服务质量，则需要采用相应的QoS机制。
（3）传送网承载以太网的体系结构G.8012.x
这一系列建议定义通过传送网连接两个或多个以太网接口，提供各种以太网业务的功能结构。承载以太网业务的传送网可以是SDH、ATM、PDH、MPLS或OTN等。G.8012.１定义以太网专线业务，计划在2004年4月的ITU-T SG15会议上通过。其它的业务类型将在后续的建议中定义。通过这种方式可以加快建议的制订进程。
（4）以太网传送网设备功能块特性G.eequ
该建议定义用于支持以太网业务的传送网设备的功能需求。以太网传送网设备需要支持G.8012.ｘ定义的以太网传送业务和UNI/NNI接口，满足G.8010定义的以太网层网络体系结构，以及Y.17ethperf和Y.17ethoam定义的以太网传送性能监视和OAM能力等。该建议与关于SDH设备功能块特性的G.783建议相类似。
（5） 以太网业务复用G.ESM
该建议定义在传送网上进行以太网业务复用的功能和结构，称为XYZ层。利用不同方式的业务提供商（SP）封装，在运营商的网络中至少有4种方法可以进行以太网业务的复用和交换：使用SP以太网（MAC－in－MAC）进行MAC交换；使用SP桥接（Q-in-Q）进行链路复用；使用GFP的扩展头提供运营商地址和流标签；使用各种MPLS解决方案（MPLS L2 VPN和PWE3等）。目前该建议的具体内容还在讨论之中。
（6）多承载和多运营商环境中的业务管理结构G.asm
该建议最初是想定义端到端的SDH承载以太网业务的管理，目前其范围扩展到了对客户专线业务（CPLS）管理结构的定义。CPLS可以是传统的SDH和PDH专线，也可以是以太网专线。该建议还定义用于完成管理任务的管理参数、格式和协议等。
（7）MPLS层网络结构G.mta
该建议使用G.805描述的建模方法描述MPLS网络的功能结构。MPLS网络功能从网络角度出发，包括MPLS网络分层结构、客户特征信息、客户层／服务层关联、网络拓扑和分层网络功能等。通过这种功能结构提供MPLS信号的传输、复用、路由、监视、性能评价和网络生存性。
ITU-T SG13 WP3主要研究以太网的性能和流量管理，目前主要关注的是以太网OAM。已经和正在制订的标准包括：
（1）以太网OAM需求Y.1730
该建议提供用于以太网用户平面OAM功能的动机和需求。其范围包括点到点和多点到多点以太网连接的OAM功能需求，连接类型可以是专用和共享两种方式。该建议不涉及OAM的行政管理方面。
（2）以太网OAM机制Y.17ethoam
该建议是Y.1730提出的以太网OAM需求的一个具体实现方法。以太网OAM机制包括故障管理（如环回、连接监视、通道踪迹和AIS/RDI等）、性能测量和发现。该建议还定义了用于以太网OAM的以太网帧格式。
二、IETF标准现状
在以太网标准方面，IETF主要研究如何在分组网络（如IP／MPLS）中提供以太网业务。与以太网标准相关的工作组主要是端到端虚拟线模拟（PWE3：Pseduo Wire Emulation Edge-to-Edge）工作组和L2VPN工作组。
1.PWE3
PWE3是一种在分组交换网络（PSN）上模拟各种点到点业务的机制，被模拟的业务可以是TDM专线、ATM、FR或以太网等。PWE3利用PSN上的隧道机制来模拟一种业务的必要属性，这里的隧道称为虚拟线（PW）。采用PWE3机制，运营商可以将所有的传送业务转移到一个融合的网络（如IP/MPLS）之中。从用户的角度来看，可以认为PWE3模拟的虚拟线是一种专用的链路或电路。PWE3将是提供许多以太网业务的基本构成元素，如各种L2 VPN和传送网承载的以太网业务。但是PSN在QoS方面的某些不足（如时延和抖动）可能使得一些应用无法在虚拟线上承载。
IETF PWE3工作组目前正在制订业务封装和业务模拟的标准。PWE3协议侧重于特定业务的端到端模拟和维护，而不是规范隧道的创建和放置。PWE3封装使用的隧道技术包括IP、L2 TP或MPLS，并对这些PSN使用相同的技术规范。
PWE3对于运营商的重要意义在于能够在统一的IP／MPLS网上承载PPP/HDLC、FR、ATM和以太网等各种业务；突破了传统以太网4096个VLAN数量的限制；可以实现与其它封装方法的共存，实现不同业务的互连互通。由于虚拟线技术不仅限于用来提供以太网业务，因此与只针对以太网业务的L2 VPLS相比，它将有更为广泛的应用前景。
2. L2 VPN
L2 VPN工作组负责制订由运营商提供的L2 VPN实施方案。L2 VPN工作组并不制订新的协议，而是对现有的协议提出功能需求。例如该工作组不会制订新的封装机制，而是使用PWE3工作组制订的封装协议。L2 VPN工作组目前正在制订以下标准：
①虚拟专线业务 VPWＳ：在IP／MPLS网上提供L2点到点连接业务，如PPP/HDLC、FR、ATM和以太网业务等。该标准主要基于著名的Martini草案。
②虚拟专用LAN业务（VPLS）：在IP／MPLS网上模拟LAN业务，在广域网范围实现以太网设备的互联。VPLS可以通过MPLS或VLAN堆叠（Q-in-Q）来实现。从用户的角度来看，VPLS使得运营商的网络看起来类似一个VLAN。一个VPLS具有特定的SLA，保护属性和可用性属性，MAC地址学习能力和数据转发能力。VPLS的应用可能会对传统的FR和ATM业务产生影响。
③只支持IP的L2 VPN：在IP／MPLS网上提供只支持IP的L2 VPN业务，实现IP设备的互联。用户的IP设备可以看作是连接到一个LAN，或是一个点到点的电路。
三、MEF标准现状
为了使以太网标准符合运营商的要求，在2001年6月成立了作为工业实体的城域以太网论坛（MEF）。MEF的目的是保证各种已应用和未应用技术之间的互操作性，并对那些不受关注或很少受到关注的以太网局限性进行研究，最终使其成为电信级技术。MEF的主要目标是定义一个电信级的城域以太网（MEN）体系结构，主要包括以下4个方面：MEN体系架构，MEN提供的业务，以太网的传送和协议，MEN的管理。
MEF认为城域以太网包含以太网传送和以太网业务两个方面。以太网的承载和传送可以采用ITU-T、IETF和IEEE等标准组织制订的技术规范，如SDH、ATM、RPR和MPLS等。 MEF目前主要侧重于对以太网业务的定义，包括以太网业务的类型、属性和参数等。与ITU-T不同的是，MEF从用户的角度来定义以太网业务。
MEF对以太网业务的标准化采用分阶段的方式进行，其中第１阶段包括３个技术规范。
①以太网业务模型（ESM）：该技术规范在2003年9月已经正式发布（MEF1.0）。主要内容包括：定义以太网业务的构成模块，如物理接口、带宽描述、业务帧传送和业务复用等；定义用于以太网UNI和以太网虚连接（EVC）的业务属性和参数。但是该规范没有定义具体的以太网业务。
②以太网业务定义（ESD）：该规范定义如何用ESM的以太网业务构成模块生成具体的以太网业务。ESD首先定义了以太网线（E-line）和以太网LANE-LAN两种业务类型，然后给出了由这两种业务类型生成的业务实例，如以太网专线、以太网虚拟专线和以太网互联网接入（EIA）等。
③以太网流量管理（ETM）：该规范定义流量管理和业务性能属性／参数，用来生成基于CoS的SLA。业务性能参数包括可用性、帧时延、帧抖动和帧丢失等，这些参数适用于802.1p的分类业务流或按端口的业务分类。
E-line业务指在两个UNI之间提供点到点的以太网连接服务。Ｅ－LAN业务指在两个或多个UNI之间提供多点到多点的以太网连接服务，它使得MEN看起来就像一个网桥，实现单播、组播及广播帧的转发。这两种业务类型的实现都可以基于SDH、以太网、RPR和MPLS等技术。
MEF下一步的标准化工作包括：进一步标准化以太网业务参数和相关属性。定义运营商级的基于以太网的城域传送技术，包括对城域以太网体系结构、协议和管理的规范。具体规范的内容包括EVC保护、QoS和以太网NNI，以及独立于底层传送技术的端到端以太网业务的OAM＆P。定义以太网上的电路模拟、城域以太网的EMS和NMS。
四、IEEE标准现状
IEEE主要关注以太网技术标准的制订，而不是以太网业务标准的定义。IEEE目前正在制订的以太网标准主要包括：
（1）802.１ad运营商桥接
802.1ad在802.1Q（VLAN）的基础上实现了VLAN堆叠，也称为Q-in-Q。使用VLAN堆叠，在运营商网络的边界处为用户的数据帧加上一个运营商的VLAN ID。这种方式能实现VLAN标识透明，即客户的VLAN与服务提供商使用的VLAN相互独立，并可将VLAN的数目扩展到4096×4096。
802.１ad采用多生成树技术将用户的生成树保护与运营商的保护方法相分离。这样不同的STP域互不干扰，从而提高网络整体的可靠性和扩展性。多STP技术就是在每个VLAN中运行一个STP。
另外，802.1ad还允许以隧道方式透传用户的L2控制协议。长远来看，802.1ad将成为构成VPLS业务的功能组件。
（2）802.1w快速生成树
快速STP主要解决STP存在的自愈时间慢的问题。快速STP的工作方式同802.1d类似，只是在链路切换时省却了802.1d所需的端口倾听和学习的过程，而只有端口关闭和打开的过程。这样，在主干链路失效时可以更加快速地聚合到新的链路，它的自愈时间能达到1～２s。这对于运营商提供基于以太网的业务非常重要。
（3）802.3ad链路汇聚
链路汇聚是指将以太网交换机上的多个物理端口汇聚成一个逻辑端口。这种机制对于运营商有非常重要的意义。
①将交换机之间的多个物理连接作为一条逻辑连接来管理，简化网络管理。
②在一条逻辑连接内的不同连接之间实现负载均衡和共享。
③实现了对物理端口和链路的保护，即当部分端口或链路失效时，逻辑连接仍能以较低的速率工作。
④运营商可以灵活地提供不同速率的以太网连接。
（4）802.3ah EFM
该标准主要定义用于用户接入部分的以太网物理层规范，包括铜线、PON和光纤等，以及接入部分的以太网OAM。EFM定义的OAM用于监视链路运行状态，如自动发现和连通性验证，时延、抖动和丢包率测试等，以及改善故障定位能力。EFM通过定义以太网OAM协议数据单元（PDU）来实现OAM功能，包括远端环回、事件通告和链路状态信息上报等。该标准定义的OAM机制只适用于单一链路，而不能实现端到端的OAM机制。
（5）802.17 RPR
弹性分组环（RPR）是一种基于MAC层的新技术，正在由IEEE 802.17工作组进行标准化。RPR能够提供多种业务在环形拓扑结构上的高效传送，是专门针对运营商的需求而开发的一种分组传送技术。RPR技术吸收了以太网的经济性和SDH系统50ms环保护特性。RPR技术具有以下特点：媒质独立性，空间复用和统计复用，具有拥塞控制机制和公平算法，支持业务分类和QoS机制。RPR标准的关键技术已经完成，目前已进入最后表决阶段，预计2004年可以正式发布。
虽然RPR的标准还没有最终完成，但是已经有许多设备厂商提供不同类型的产品。RPR技术的应用分三种方式：一是通过引入支持RPR功能的线路接口板对IP设备进行升级支持环网保护，提高IP网络的可靠性；二是独立式RPR设备，可以同时支持数据和TDM业务，主要用于城域网的接入层；三是与MSTP设备相结合，增强MSTP对数据业务的支持能力，使其同时具有SDH和RPR的优势，适用范围更广泛。
五、结 语
随着ADSL和以太网等宽带接入技术的推广和应用，宽带互联网进入了快速发展的时期，运营商和设备制造商对以太网业务越来越重视。国际上各个标准化组织从不同的角度对以太网技术和业务进行了标准化。在应用这些标准时，应综合考虑不同标准组织的标准和规范。
摘自 中国电信网
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