科文网络研究中心研究员 王德秀
编者按:光以太网的出现,绝不是偶然的。伴随着以太网技术的不断进步,光以太网结合了光纤传输和以太网组网模式的最佳性能.其应用的广泛性和发展性，将会给许多设备、服务供应商等开拓了发展空间。本文将对光以太网从技术特点、发展、社会需求和应用领域等方面做一一介绍。
关注光以太网的四大理由
一、光以太网结合了光纤传输和以太网组网模式的最佳性能。
二、光以太网应用的广泛性和发展性，给许多设备、服务供应商等开拓了发展空间。
三、光以太网产品可以借助以太网设备，用以太网数据包格式实现WAN通信业务，可以适用于任何光传输网络——光纤直接传输、SDH、DWDM（密波分复用）和SONET（同步光纤网络）等。
四、光以太网可以实现10Mbps、100Mbps以及1Gbps等标准以太网速度，而在达到10Gbps后，它将成为各种业务的增值点。
认识光以太网技术
根据IDC的定义，光以太网指利用在光纤上运行以太网LAN数据包接入服务的网络。它的底层连接可以以任何标准的以太网速度运行，包括10Mbps、100Mbps、1Gbps或10Gbps，但在此情况下，这些连接必须以全双工速度运行。
光以太网业务能够应用交换机的速率限制功能，以非标准的以太网速度运行。光以太网中使用的光纤电路可以是光纤全带宽、一个SONET（同步光纤网络）连接或者是DWDM（密集波分复用）。
迄今为止，光以太网的基本接入端口速度为10Mbps和100Mbps，而最终用户以1Mbps或10Mbps为单位来使用网络。光以太网业务与其它宽带接入（如DS3）相比更为经济高效，但到目前为止，它的使用只限于办公大楼或楼群内已敷设光纤的地方。使用这种新方法的战略价值不仅仅限于廉价的接入，它既可用于接入网，也可用于服务供应商网络中的本地骨干网；可以只用在第二层，也可以作为实现第三层业务的有效途径；可以支持IP、IPX（互联网分组交换）以及其它传统协议。此外，由于在本质上它仍属于LAN，因此可用来帮助服务供应商管理企业LAN以及企业LAN与其它网之间的互联。
目前，在使用和规划中的光以太网设备是以第二层LAN交换机、第三层LAN交换机，并以SONET设备和DWDM为基础。一些公司正计划推出专为SP网络设计的光以太网交换机，这种交换机具有多种特性，包括符合网络设备构建标准（NEBS）、提供确保服务质量（QoS）的功能（如数据包分类和拥塞管理等）。所有未来产品均要求具备基本的关键技术和性能：高可靠性、高强韧性、高端口密度、服务质量保证、VoIP以及设置功能等。
打破传输“瓶颈”
现在宽带网络技术的发展已成为市场热点，当业界把宽频上网的焦点集中在ADSL和CABLE之际，光以太网络技术也悄悄地走出办公室领域，成为新社区大楼、家庭用户宽频上网的新选择。而所谓的“以太宽频解决方案”，是通过光纤或铜线连接到社区节点，并在节点上利用交换器进行数据传输、管理，社区内用户只要通过网卡，即可使用宽频上网。光以太网是指电信业者在长途城市中、都会型城市中开始建立光纤网络后，再运用以太网在城域型网路、广域网路上，架构成光纤以太网络。
以太网络是相当成熟的技术，在家庭或企业用户的设备安装及产品价格上，都较ADSL和CABLE更具竞争力。以目前主推以太网络到家（ETTH）的营运商为例，以太宽频上网的费用只有ADSL和CABLE的一半，加上在频宽分享下，每个用户都能享用1M以上的频宽，这是吸引用户使用的关键。
鉴于目前98%的区域网络（LAN）皆为以太网架构，专家预期，光以太网络将成为光纤产业下一轮腾飞的动力。继在美国等地陆续采用光纤以太网络产品后，日本、韩国、中国等地也将陆续跟进，可以说2003年将是亚太地区蓬勃发展的时期。因此，有些厂商全力推出传统光纤传输以太网、密集波分复用以太网和抗封包环（RPR）以太网等三款光以太网解决方案，协助电信业者在保障既有投资的前提下，以低建置成本创造最大营收，并解决网络上传下载不对称的传输瓶颈。
多光纤以太网建设模组的基本原理是针对一个事实——没有两个客户是一模一样的，因此需要弹性建设网络，以满足不同客户特定的需求。光以太网的三个建设模组：通过弹性封包环（RPR）传输的以太网、通过光纤传输的以太网以及通过高密度波分多工器（DWDM）传输的以太网，便能提供这样的弹性。另外，有些客户可能选择单一的建设模组来建设光以太网，但绝大部分网络的建设将会使用一个以上的建设模组或是所有的建设模组。
由于不同的客户类型有不同的需求，一个客户的营运环境是由独特的法规、经济和服务特色所组成，而这个环境驱动客户的行为和网络需求。多元化的营运环境显示出不同光以太网建设模组的需求，客户可以选择适合的组合来满足自己的需求，但有些营运环境是类似的，而且可以归在一起作为客户区隔。一般而言，服务供应商可以区隔为现有的服务供应商、替代的服务供应商、新进的服务供应商三大类。
常见的骨干技术
目前最常见的骨干技术是帧中继（FR）、ATM、SONET以及本地以太网。为最终用户提供最后一公里物理连接的宽带解决方案有市话网上的拨号调制解调器、xDSL、ISDN以及光以太网。那么，哪些技术能支持最广泛的业务并能确保灵活性和可扩充性，以满足未来的需求呢？
帧中继被广泛使用于企业局域网的互联。目前，大多数的企业网是由帧中继永久虚电路提供的点到点连接创建的，格形网把不同地点的办公室连接在一起。这种方案能提供足够的服务质量（QoS）并支持多协议环境。通过多种服务类别（CoS）选项，服务提供商能够以不同的价格支持不同的服务水平协议（SLA）。
帧中继的缺点是网络体系结构、成本以及对于大多数现有网络而言，是一种相对贫乏的带宽选择。在格形网中若增加办公室，通常需要为每一个办公室增加一条PVC，因此，帧中继与其他技术相比，在组网方面欠灵活性和可扩展性。
在所有的网络技术中，ATM能提供最多的QoS和CoS选项。ATM能支持固定速率（CBR）业务、视频以及可变速率（VBR）业务。ATM的设计者希望它能成为下一代的基础设施技术，但是，由于协议开销大、结构复杂，ATM技术的部署成本过于昂贵。像帧中继一样，ATM主要是由PVC组成的一个大型的格形网。由于这种技术过于复杂，ATM并没有如它的设计者所希望的那样被广泛应用。
SONET（同步光纤网络）是一种被广泛应用的骨干技术，经常与ATM技术结合使用，向最终用户提供OC-3（155Mbps）的高速传输业务。SONET对于最终用户是透明的，它只在骨干网络中运行，而在用户的网络中没有终结点。SONET可以部署在一个双向环的拓扑中，具有极高的可行性，在网络发生故障时，恢复时间可控制在50ms之内。
SONET在骨干网中是网中之王，但是由于它的成本高、灵活性低，妨碍了它的进一步发展。在互联网的骨干通常使用SONET OC——192（10Gbps）电路，OC——768（40Gbps）也正在逐步地投入使用，但是以这样的速率承载SONET，开销成本也是非常大的。
支持多种应用
目前，光以太网设备厂商和将要使用光以太网的服务提供商（SP）已形成一种共识，认为光以太网这种新技术将能够支持多种业务类型：高带宽Internet接入以及潜在的其它通信接入，如帧中继和专线；MAN（基于分组的广域数据业务）；MAN内的透明LAN业务，即固定速率的LAN到LAN通信；存储区域网络（SAN）业务，以太网链接将在本地服务器和远程存储器之间代替或传输光纤信道连接；VPN业务（类似于规划中基于多协议标记交换MPLS标准的VPN），该业务是基于802.1P以太网标准；为其他SP提供的业务，用于集合和链接DSL及电缆调制解调器；可管理的LAN业务和可管理的Internet安全性业务。
还有其他更多的应用可望相继出现（如分组话音业务和光以太网话音业务），这意味着光以太网将用作向VoIP骨干网传输话音的接入技术。资格较深的SP目前正集中注意力于接入业务，并可望在近期获利。
国外应用实例一
Cogent Communication是一个由风险投资商Oak Investment Partners投资的新兴运营公司，正计划在美国12座大城市提供一项称之为“光Internet”的业务。光Internet是一种基于光以太网的接入业务，它每月将提供100Mbps的固定带宽，成本为1000美元。芝加哥是Cogent最早开展业务的城市之一，它的T1接入成本大约为每月1000美元。由此，光以太网一旦被采用将明显地降低成本。截止目前，它仅能在已敷设光纤的大楼中使用，在这个前提下，可从Metromedia Fiber Network租用光纤。
其他一些公司也正在规划光以太网接入业务，其中包括Allied Riser Communications、Fiber Netelecom Group、Bell Canada的Bell Nexxia部门以及Streamntelligent Networks等。Telseon计划在美国的20座城市构建光纤环路。在欧洲，Completel已在巴黎推出1Gbps接入业务。
迄今为止，这类业务大多基于千兆比特以太网，但可望采用多数光以太网具有的速率限制功能，从而将增加1Mbps（即以1Mbps为递增的速率限制）。目前，1Gbps业务将全部光纤带宽用于千兆比特信息流，并且将此信息流分配给一个用户。当前大多数接入业务并不打算在楼群中安装本地交换设备。这就意味着，即使1Gbps以太网信息流的速率可以调整，但却不能共享，所以，如果一个客户占用1Mbps，那么1Gbps的其余功能将无法利用。
国外应用实例二
美国一家运营商Allied Riser的企业模式独树一帜，它在商业大楼中敷设自己的光纤，然后在用户中共享接入带宽。这样，如果可能，它将在大楼或楼群内安装自己的LAN交换机和路由器。Allied Riser不提供终端到终端的光以太网，而是将光以太网用于本地的IP路由器。Allied Riser出售Internet接入带宽，每用户带宽从512Kbps到100Mbps不等，并且利用独立接口在大楼与最近POP间传输业务，速度可从T1到1Gbps，视情况而定。这有别于使用1Gbps以太网连接的Yipes以及其它公司，它们的传输速率范围较小。
变革城域网
目前，以太网可能是应用最广泛的网络标准，在全世界大约至少有3亿多个以太网端口。作为一种端到端的网络解决方案，以太网的成本是SONET的五分之一，是ATM网络的十分之一，它可以支持最广泛的网络设备接口，这极大地减少了所需设备的数量。此外，由于运营商能利用企业网环境中使用的系统，因此维护的成本也能降低。
由于SONET在每一个网络协议转换点都需要安装昂贵的设备，从IP/以太网转换到骨干网的IP/ATM，或者是IP/ATM/SONET，并在对端网络又转回到IP/以太网的做法，不仅会增加设备的成本，并且还会明显地增加维护管理的成本。以太网本身就具有很好的扩充能力，它能使用像铜线、同轴电缆和光纤这样的多种物理媒介，无论是对于大型或小型的网络，以太网都具有很好的可扩充性。
将以太网作为骨干网和城域边缘技术会面临QoS和安全问题的挑战。目前，解决这一问题主要有两种方法：IP VPN和虚拟局域网（VLAN）。VLAN能使服务提供商以相对较低的成本向最终用户提供可靠的服务。像802.1P、802.1q、802.1R、802.1S这样新出现的标准，使得在VLAN网络中的QoS和业务量管理成为可能。VLAN的管理相对较为容易，网络拓扑的改变将不会影响最终用户，同时也不会改变物理基础设施。
目前，由于VLAN受到4096个地址的限制，因此在大型网络中VLAN的应用将会遇到一些问题。由于网络之间的转换需要交换VLAN ID，因此这些转换点相当复杂。这也是运营商无法对VLAN进行大规模部署的原因。最近，IEEE正在对802.1q——1998标准进行修改，他们的目标是实现扩展的VLAN编址，以解决VLAN ID不足的问题。
以IP VPN来传送业务是一种较为昂贵的解决方案，它需要有足够强大的硬件来为到最终用户的网络连接提供全线速的加密。它的优势在于它依赖于用户设备来终结连接，因此它相对于现有的VLAN方案具有更好的扩充性和灵活性。IP VPN没有编址的限制并能兼容任何基于IP的网络业务和应用。高速加密芯片的出现迅速降低了这种方案的成本，而且有多种加密标准可供选择。
数据加密标准（DES：Data Encryption Standard）或3DES是一种直接基于算法的标准。IPsec（IPsecurity）同时包括了数据加密和通过公用密钥加密的用户认证。
城域光纤环，它利用了高性能二/三层路由器来创建10Gbps光以太网骨干。IEEE802.1快速生成树或新提出的弹性分组环标准都支持这种环型结构。备份二/三层路由器，可以提高环内设备的可靠性，这些环内设备支持用于服务器和防火墙负载均衡的双四至七层交换机组，并支持备份防火墙来提供最佳性能和安全性。
光纤环的容量能够支持包括Web主机托管、内容分发、存储和Web缓存在内的网络应用服务器，此外它还能支持一个具有全线速加密的VPN IP业务传送平台。
随着光以太网的出现，公认的企业LAN技术也作为可靠、经济高效和高速的本地Internet的动力来源浮出水面。网络供货商提供了一系列全面的运营商级技术，这些技术将以太网带入了服务商市场，实现了光纤LAN互联、Internet接入和其它新的收入业务。这些技术可以将光纤联网的覆盖范围和可靠性，与以太网的简单性和经济高效性结合在一起，提供了新的业务模式和收入来源。
摘自 中国计算机用户
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