以太环网在宽带接入网中的应用

以太环网在电信级城域网中的应用任彤摘要：随着以太网在城域网中的广泛应用，二层网络的规模越来越大，因此以太网的性能及可靠性成了电信运营商们越来越关注的焦点。

EAPS（以太网环保护技术）凭借其实现较简单、稳定性好、无需增加任何新硬件、组网成本低等特点较好的满足了城域网语音与数据等业务的需求，逐步成为电信级城域网发展的趋势之一。

关键词：以太环网、EAPS、宽带接入网、保护1．以太环网介绍1.1 技术背景以太网技术具有简单化、易扩容、价格低、互通性好等特点，最近几年以太网以惊人的速度发展，目前已占据了局域网近90%的份额。

以太网技术的日趋成熟，使运营商在城域范围直接利用以太网技术提供服务成为可能，尤其是2003年万兆以太网标准的确立，吹响了以太网技术向城域网进军的号角。

随着以太网在城域网中的广泛应用，特别是在PPPOE接入模式中和VLAN类型的VPN 应用模式中，二层网络的规模越来越大，以太网的性能及可靠性成了电信运营商们越来越关在交换式的网络中，提高网络可靠性的主要手段是部署一些冗余链路。

这样，当主链路失效时可以使用备份链路。

在使用冗余链路备份的情况下，网络的保护与恢复能力便成为关键，尤其是语音与数据等实时业务的开展，对网络的故障恢复能力提出了更高的要求。

传统的以太网恢复能力通常是通过OSPF、BGP路由协议和STP（生成树协议）来实现的，但它们的自愈速度太慢，需要以分钟和秒计，无法达到城域网语音与数据等实时业务的要求。

为了让以太网能应用于城域网，以太网的保护技术就越来越重要。

基于对网络演进趋势的深入理解，在以太环网技术方面推出了电信级以太网解决方案EAPS（以太网环保护技术）。

1.2 EAPS技术原理EAPS技术允许网络管理员创建以太网环，其方式类似于光纤分布式数据接口（FDDI）或SONET/SDH环。

EAPS可以在不到50毫秒时间内，从任何链路或节点故障中恢复过来。

将支持相同业务VLAN的环节点定义在一个EAPS控制域内，使用相同的控制VLAN，即的图1： EAPS组网示意图EAPS智能以太环网自动保护方法，利用主环和各层次分段链路将复杂的网络拓扑简化分解为层次化的简单结构，从而将复杂的网络环路探测工作分解为简单、层次化、局部化的探测过程，从根本上解决了在复杂环网拓扑情况下的以太环网故障保护倒换的问题，避免了由于故障引起闭环出现导致网络不可用的情况，提高了环网的抗故障能力，扩大了EAPS以太网组网应用范围，极大地保障业务可靠和稳定的运行。

1.3EAPS功能及亮点EAPS实现较为简单，稳定性好，无需增加任何新硬件，组网成本低。

EAPS协议在实现上借鉴了802.1w的一些基本思想，如MAC地址学习与更新的功能。

EAPS具有链路无关性，只要是以太网链路，就可以轻松部署EAPS环网。

其功能特点如下：保护倒换时间为≤50MSEAPS的保护倒换借用了RSTP与MSTP的思想，其端口状态沿用了STP中的“forwarding”与“blocking”状态，但没有STP中定义的其它中间状态和消息生存期等概念，也没有复杂的拓扑变化计算过程，只涉及L2表的刷新而不涉及路由表更新，不会引起路由重定向，因此EAPS的保护倒换与故障恢复时间比STP、RSTP、路由协议等要短很多，可达数十毫秒。

成本低以太环网相对SDH/RPR等环网技术说，最大的优势就是便宜。

以太环网技术是一个基于以太网技术的纯软件功能，无需要增加任何新硬件，实现十分简单，丝毫不增加组网成本。

扩展性好以太环网和链路无关，只要是以太链路，无论100M还是1G，或者10G都可以轻松部署，支持链路聚合。

上层业务的完整性以太环网的应用不会破坏IP分组交换的一些好处，比如带宽控制、链路复用等。

Qos能力支持原有的以太网Qos能力，支持Qos平滑过渡带宽的利用率比较高EAPS环上带宽只在通信的节点之间消耗，单播数据只占用EAPS环上源和目的设备间的带宽；支持链路捆绑，可灵活扩展环上带宽；环上的EAPS设备与非EAPS设备可以动态地在线插入或删除而不会影响正在工作的其它设备，而且EAPS对环上的EAPS设备数目几乎没有限制。

EAPS环网可根据用户需要随意扩展。

与其它协议的共存EAPS能与VRRP、OSPF、BGP等多种三层协议共存，也可与STP、RSTP等二层协议共存。

EAPS可通过任何支持802.1Q的设备隧道传送协议帧数据。

EAPS也可以通过第二层多协议标记交换(MPLS)隧道传送协议帧数据，从而实现与MPLS的共存。

2．以太环网的应用配置模式以太环网技术的应用配置选项有主节点的选择、环上业务分域方式、多环应用模式等，这些选项有着多种多样的组合，但在运营商宽带接入网中有一些相对高效的“定式”。

在主节点的选择方面，以太环网标准和实现中，主节点可以是环的任意节点，但是在运营商实际应用中，处于管理、维护等原因的考虑，主节点往往选择层次高的节点，如汇聚环上有汇聚交换机和园区交换机，一般都会选择设备能力较强的汇聚交换机充当主节点。

如果环上有两台以上层次相同的节点，则会将业务分域，每个域中选择上行流量下环的节点充当主节点。

在环上业务分域方面，可以有东西分域、相间分域和业务分域等分域方式。

所谓东西分域，就是将环上设备按东西划分，如下图所示，西侧接入交换机1、2划在Domain-1，业务正常情况下由汇聚交换机西侧接口提供，东侧接入交换机3、4划在Domain-2，业务正常情况下由汇聚交换机东侧接口提供，该分域方式的优点在于所有业务都由最短路径、最少跳数实现。

图2：东西分域的以太环网Domain划分方式相间分域时，环上奇数设备划在Domain-1，偶数节点划在Domain-2，其优点在于业务上下行流量不对称的情况下，可以实现环光纤对上的负荷均衡，如图3所示，C段链路的一对光纤分别各承载一个节点的上行流量和一个节点的下行流量。

图4：业务分域的以太环网Domain划分方式此外，宽带接入网有着明确的层级结构，因此应用多环拓扑时，有同层环相交/相切和上下层环相交/相切两种模式。

因为运营商宽带接入网中严格的流量汇聚模型，在同层环相交/相切的模式下，基本不存在过环流量，即同层环相交和相切基本等同于两个独立的环，无须环间操作；而上下层环之间，下层环接入的业务由上层环汇聚，存在过环业务。

3．以太环网在宽带接入网中的应用场景3.1 园区汇聚环以环上汇聚5台园区交换机，每园区交换机接入400用户为例。

每用户Internet业务峰值流量10M，峰均比100，平均流量100k；用户峰值并发率70%，1400并发用户Internet业务平均流量140M，峰均比5，峰值流量700M。

考虑IPTV业务渗透率10%，200个直播频道，直播业务使用率30%，点播业务使用率70%，标清视频流带宽2M，IPTV用户峰值并发率100%，则IPTV业务流量为：200直播频道*2M + 2000用户*渗透率(10%)*2M = 680M左右。

采用前述业务分域模式，GE环基本能够满足2000用户的园区汇聚要求。

3.2 汇聚环以汇聚环上5个汇聚节点，每个汇聚节点接入4台DSLAM，1台DSLAM接入500用户计，汇聚环上用户数为10000用户。

每用户Internet业务峰值流量10M，平均流量100k，峰均比100；用户峰值并发率70%，7000并发用户Internet业务平均流量700M，峰均比4，峰值流量2.8G。

考虑IPTV业务渗透率15%，200个直播频道，直播业务使用率30%，点播业务使用率70%，标清视频流带宽2M，IPTV用户峰值并发率100%，则IPTV业务流量为2.5G左右。

采用前述业务分域模式，4*GE环基本能够满足10000用户的汇聚要求。

3.3 10万PSTN用户接入区先不考虑接入网拓扑，单考虑10万PSTN用户的接入区的总业务量，假定宽带业务渗透率20%，AG业务替代率10%，即3万宽带用户，1万AG用户，业务量计算如下：每用户Internet业务峰值流量10M，平均流量100k，峰均比100；用户峰值并发率70%，14000并发用户Internet业务平均流量1.4G，峰均比3，峰值流量4.2G。

考虑大客户业务和公众Internet业务量之比为0.5:1，即大客户业务流量2.1G。

考虑IPTV业务渗透率30%（相对于宽带业务），200个直播频道，直播业务使用率30%，点播业务使用率70%，标清视频流带宽2M，IPTV用户峰值并发率100%，则IPTV业务流量为8.8G左右。

单AG用户话务量取0.13Erl/用户，1万用户的干线话务量为1300Erl，最大并发话务量为1300*1.4=1820Erl，每话路编码速率取90kbps，则AG业务总带宽需求为163M。

综上计算，10万PSTN用户的接入区，可以采用10GE环网进行业务汇聚。

3.4 郊县业务汇聚随着光进铜退工程、农村信息化工程的深入开展，以及AG技术广泛采用，要求以太汇聚节点下移到乡镇。

与城区网络不同，村镇接入遇到的问题是广覆盖范围内小业务量节点的汇聚问题，光纤资源紧缺，网络建设成本和维护成本的要求很高。

从流量汇聚模型看，郊县宽带接入网中，每乡镇接入用户数并不多，单用户话务量也不大，环网是最适合于小业务量汇聚的拓扑，环网上一对光纤可以接入多个乡镇，2-4个环基本可以完成一个县的宽带业务汇聚。

而且县-镇距离一般较长，采用环网技术可以采用短/中距光模块组网，节省成本；县-镇光纤故障率较高，采用以太环网技术，可以提高网络可靠性和业务接续能力，也适合AG业务的开展。

4．结束语以太环网是目前宽带接入网平滑过渡到支持IPTV、AG、视频监控、商企客户等业务的高效率的选项，可以通过简单的设备在线升级和线路调整，提升网络品质和业务能力。

以太环网支持GE捆绑和异构环（环上带宽不等），网络平滑扩容能力强。

而且以太环网接口是普通的以太网接口，维护简单，维护价格低廉，且后期环上容量不足时，无论是裂环和改为双星形拓扑都可以保护现网投资，所以以太环网技术后期的运维成本也具有优势。