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在接入網(wǎng)絡(luò)中遷移到以太網(wǎng)

星星科技指導(dǎo)員 ? 來源:嵌入式計算設(shè)計 ? 作者:Asif Hazarika ? 2022-06-23 10:37 ? 次閱讀

邊緣的嵌入式設(shè)備正在推動接入網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)帶寬需求每年翻一番,而基于以太網(wǎng)技術(shù)的開放標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢正迅速成為實現(xiàn)這一目標(biāo)的途徑。對接入網(wǎng)絡(luò)中正在進行的活動的討論揭示了關(guān)鍵問題。

由于多種因素,以太網(wǎng)已成為企業(yè)、家庭和嵌入式應(yīng)用程序中的主導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),包括其符合開放標(biāo)準(zhǔn)、可擴展帶寬、供應(yīng)商之間的強大互操作性以及低擁有成本。新興的運營商以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)使端到端網(wǎng)絡(luò)能夠提供快速可擴展的帶寬、可靠的服務(wù)質(zhì)量以及與運營商級網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的高可用性,同時顯著降低運營商的 CAPEX 和 OPEX。

隨著寬帶連接在全球范圍內(nèi)的普及,在寬帶連接中提供豐富的服務(wù)非常重要。這些服務(wù)的基礎(chǔ)是下一代網(wǎng)絡(luò)傳輸,不僅可以支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (IP) 連接,還可以支持以太網(wǎng)和傳統(tǒng)連接,例如異步傳輸模式、幀中繼、時分復(fù)用等。

網(wǎng)絡(luò)帶寬現(xiàn)在每年翻一番,這顯然是由支持點播視頻、社交網(wǎng)絡(luò)、移動應(yīng)用程序和游戲的新服務(wù)推動的。在全球服務(wù)提供商和設(shè)備制造商的支持下,運營商以太網(wǎng)技術(shù)正在成為加速利潤的成熟平臺。此外,盡管運營商以太網(wǎng)一開始是提供對 Internet 的最后一英里訪問,但它越來越多地在供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)中使用。

擴展當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)

當(dāng)今的大多數(shù)基礎(chǔ)設(shè)施都基于傳統(tǒng)的同步光網(wǎng)絡(luò) (SONET)。這些網(wǎng)絡(luò)是專門為電信設(shè)計的,具有服務(wù)提供商所要求的彈性、高可用性和可管理性的所有特征。然而,在構(gòu)建這些網(wǎng)絡(luò)時沒有考慮的是,它們必須以更高的速度運行,并且需要提供當(dāng)時未知的許多其他類型的私人和公共服務(wù)。

在客戶端,以太網(wǎng)設(shè)備可以輸出 100 Mbps。在這種速度下,從 CAPEX 和 OPEX 的角度來看,SONET 網(wǎng)絡(luò)很難以經(jīng)濟的方式跟上。傳統(tǒng)的 DS1/T1 線路以 1.544 Mbps 運行;準(zhǔn)同步數(shù)字體系等效 E1 以 2.04 Mbps 的速度運行。為了匹配這些速度,需要運行多個 T1 或 E1,這增加了配置、保護和管理的復(fù)雜性。圖 1 說明了 SONET 成本相對于以太網(wǎng)的增加。

圖 1:對于高于 10 Mbps 的速度,SONET-SDH 的成本是以太網(wǎng)的 6 倍。(圖片由城域以太網(wǎng)論壇提供。)

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虛擬專用 LAN 和租用線路等以太網(wǎng)服務(wù)使全球企業(yè)能夠在較大的地理區(qū)域內(nèi)進行連接,已經(jīng)變得流行起來。在傳統(tǒng) SONET 接口上提供這項服務(wù)是一項挑戰(zhàn),并且會在競爭激烈的市場中推高成本。隨著企業(yè)全球化以擴大覆蓋范圍并降低成本,以太網(wǎng)服務(wù)在企業(yè)中越來越受歡迎。許多企業(yè)現(xiàn)在都在使用虛擬專線服務(wù)(VPLS)。

隨著對帶寬需求的增加,供應(yīng)商被迫升級他們的網(wǎng)絡(luò)。服務(wù)提供商面臨的最大挑戰(zhàn)之一是增加每用戶的平均收入并以更低的每比特成本提供服務(wù)。這就是以太網(wǎng)成為傳統(tǒng) SONET 技術(shù)的可行替代方案的地方。以太網(wǎng)是一個眾所周知的無處不在的實體,規(guī)模經(jīng)濟使其成為一種非常可行的替代品。

在過去的五年中,各種標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)已經(jīng)開始努力將以太網(wǎng)開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化為運營商級技術(shù)。運營商級以太網(wǎng)的開發(fā)旨在為以太網(wǎng)提供最初為企業(yè)開發(fā)的以太網(wǎng)中缺少的運營商級功能。參與這項工作的四個重要組織是互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組 (IETF)、城域以太網(wǎng)論壇 (MEF)、電信標(biāo)準(zhǔn)化部門 (ITU-T) 和 IEEE 802.1 工作組。

旨在為以太網(wǎng)提供運營商級特性的技術(shù)包括:

· 提供商橋接(IEEE 802.1ah)

· 多鏈路透明互聯(lián)(TRILL)

· 最短路徑橋接(IEEE 802.1aq)

· ITU-T保護倒換(ITU-T G 8031、G 8032)

· 連續(xù)性故障管理(CFM、IEEE 802.1ag)

· 提供商骨干橋接(IEEE 802.1ad

· 第一英里以太網(wǎng)(EFM、IEEE 802.3ah)

從運營商以太網(wǎng)的角度來看,城域網(wǎng)和接入網(wǎng)提供了幾種專線服務(wù):

· E-line: MEF定義的服務(wù),相當(dāng)于IETF Virtual Private Wire Service (VPWS),或ITU-T Ethernet Private Line/Ethernet Virtual Private Line (EPL/EVPL)

· E-LAN: MEF定義的服務(wù),相當(dāng)于IETF VPLS或ITU-T;用戶網(wǎng)絡(luò)接口 (UNI) 設(shè)備啟用服務(wù),也稱為分界設(shè)備(參見圖 2)

· E-TREE:一種特殊的點對多點案例

通過具有運營商級屬性,以太網(wǎng)現(xiàn)在可以端到端地用于在物理上獨立的位置為客戶提供服務(wù)。多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)幾年前首次在分組網(wǎng)絡(luò)核心中引入,從那時起,通過提供專線服務(wù)而得到普及。

圖 2:用戶網(wǎng)絡(luò)接口 (UNI) 支持 E-LAN,這是一種由城域以太網(wǎng)論壇定義的專線服務(wù)。

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接入網(wǎng)絡(luò)所需的服務(wù)

在視頻點播、IPTV、社交網(wǎng)絡(luò)和其他需要大量容量的應(yīng)用的推動下,對高帶寬連接的需求導(dǎo)致了 DSL、千兆無源光網(wǎng)絡(luò) (GPON) 和其他基于以太網(wǎng)的服務(wù)的引入寬帶連接,以及支持這一點的接入基礎(chǔ)設(shè)施正在迅速轉(zhuǎn)向以太網(wǎng)。同樣,3G 智能手機正在轉(zhuǎn)向長期演進 (LTE),這意味著 4G 將推動對無線回程網(wǎng)絡(luò)的接入設(shè)備的類似需求。在本地以太網(wǎng)中擁有完整的運營商級以太網(wǎng)功能將能夠交付端到端以太網(wǎng)解決方案。

引入基于以太網(wǎng)的客戶端設(shè)備需要匹配的以太網(wǎng)接入設(shè)備 (EAD) 連接到接入聚合網(wǎng)絡(luò)。因此,從 T1/E1 鏈路向具有消費電子功能的純以太網(wǎng)的遷移已經(jīng)在進行。已開發(fā) EFM 以將以太網(wǎng)的功能擴展到接入。

圖 3 左側(cè)顯示的鏈路是以太網(wǎng) 10/100 連接,它們已聚合到連接到 EAD 的 GbE 鏈路中。通常,聚合設(shè)備和 EAD 之間的鏈路由使用 CFM 監(jiān)控的冗余鏈路保護。如果一個鏈路丟失,則檢測到故障并切換到健康鏈路。這些標(biāo)準(zhǔn)與提供商網(wǎng)橋和提供商骨干網(wǎng)橋一起,提供了必要的框架,以實現(xiàn)從接入節(jié)點或 UNI 通過 WAN 到終端節(jié)點的連接和路徑。

圖 3:聚合成 GbE 鏈路的鏈路連接到以太網(wǎng)接入設(shè)備 (EAD)。

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由于構(gòu)建可擴展的運營商以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)涉及大量基于標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議,希望降低風(fēng)險和加快上市時間的設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)考慮采用全面的現(xiàn)成軟件平臺。為了加速引入運營商以太網(wǎng)功能,IP Infusion 推出了 ZebOS 網(wǎng)絡(luò)平臺,這是一套全面的 IPv4 和 IPv6 第 2 層/第 3 層 MPLS 和城域以太網(wǎng)協(xié)議,支持以太網(wǎng)和 IP/MPLS 網(wǎng)絡(luò)之間的完全互通。

ZebOS 為跨越企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和提供商網(wǎng)絡(luò)的許多不同類型的網(wǎng)絡(luò)元素提供支持。除了模塊化、可擴展和可移植到各種單核和多核硬件和軟件平臺之外,運營商級軟件架構(gòu)還提供彈性、高可用性和高性能。

端到端以太網(wǎng)提供了許多優(yōu)勢,使網(wǎng)絡(luò)更具可擴展性,以更低的每比特成本提供運營商級的高性能。它的易用性和部署在 CAPEX 和 OPEX 方面提供了巨大的回報。我們相信,將運營商級以太網(wǎng)遷移到接入網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)這一承諾,全球部署該技術(shù)的主要運營商已經(jīng)看到了好處。

審核編輯:郭婷

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