摘要：本文討論了運營以太網服務的傳輸以及劃分的必要性，文章分析了運營以太網劃分的要求，并通過主要的功能架構給出了劃分邊界。本文討論了個部分劃分邊界的相關技術，并對不同技術的選擇進行了比較和介紹。

類似文章發表于Maxim工程期刊，第63期(PDF, 1MB)。

城域以太網論壇(MEF)為推廣以太網互聯制定了許多服務標準，統稱為運營以太網服務。MEF制定這些服務的目的是通過提升各運營商之間高質量以太網服務的互通性來增強以太網的通用性。為了確保這些服務的客戶能夠對服務供應商的質量進行比較，MEF還針對每項服務制定了可測量的屬性。這些屬性對于客戶來講意義重大，因此，當客戶將其網絡與服務供應商的網絡進行物理連接時，這些屬性必須能夠代表顯著的服務特征，這種連接的物理接口稱為分界點。

服務劃分在電話服務供應商(“運營商”)中的廣泛應用已有數十年之久。常見的劃分形式是安裝在戶外的一個小盒子，這個小盒子把本地運營商的電話網絡連接到室內的配線端，從而向客戶提供有線電話服務。這個小盒子是客戶責任端與運營商責任端的劃分界線。

對于電話服務，分界單元的功能需求最小，而以太網服務運營商對分界單元的功能需求要復雜得多。運營商通常按照服務水平協議(SLA)的合同向用戶提供服務，該協議具體規定了服務細則，如所承諾的信息速率(CIR)、吞吐量(CBS)、可提供的服務、幀延時、幀抖動、幀丟失率以及故障恢復時間。運營以太網的分界單元在確保實際提供的服務符合SLA細則方面扮演重要角色。

分界單元的需求

從功能上看，以太網分界單元至少要提供物理連接和測量點：RJ-45插座或光纖連接器。IEEE?定義了物理層的互聯，MEF技術規范中也引用了物理層互聯方面的內容。分界單元必須接受來自用戶的標準IEEE 802.3以太幀格式，并準備在各服務供應商網絡間的傳輸。功能上的最低需求取決于具體應用。

分界功能的用戶接口部分稱為用戶網絡接口(UNI)。MEF 規定了UNI 的標準功能范圍，從最基本的1 類UNI到可自動配置的3類UNI。最近，MEF已經通過了題為MEF 13 UNI Type 1 Implementation Agreement的技術規范以及相關的測試驗證流程。MEF有望在近期對MEF 11中的2類和3類UNI作進一步擴展。

MEF 13的1.2類UNI要求分界單元處理第2層協議的一些工作，該協議用于建立客戶網絡與UNI間的連接。這一要求使得分界單元必須具有第2層協議的可操作性和過濾能力。此外，ITU和MEF要求2類和3類UNI能夠執行第2層的某些管理協議，要求分界單元具有全面的第2層協議處理功能—至少在最小吞吐量下具備該處理功能。這些必要條件影響著分界單元設計的技術決策。這些必要條件的一個有利因素是大多數分界單元設計能夠增加有價值的高層應用功能的處理能力。

分界單元的結構

圖1為以太網分界單元的基本原理框圖，該圖右側“UNI”下方為用戶網絡接口的原理圖，左側“網絡接口”下方是運營傳輸網絡接口的原理圖。網絡接口功能組稱為網絡接口設備(NID)。NID代表設備的一個獨立部分，但這里的NID用于說明分界單元的一部分功能。MEF日前公布了NID功能標準的草案，但還沒有正式批準。NID功能可以代表/或不代表與UNI相同的設備。實際應用中，UNI和NID之間的分界線因不同的應用而變化。為進一步澄清問題，MEF制定了劃分UNI范圍的圖表。需特別注意的是，分界單元通常包括UNI網絡(UNI-N)接口或外部網絡間的接口(E-NNI)。


圖1. 以太網分界單元的原理框圖。UNI包括用戶網絡接口的功能框圖，NID下方為運營傳輸網絡的接口功能框圖。

UNI和NID數據平臺的硬件與對應的網絡技術息息相關。UNI的物理接口必須包括一個符合IEEE標準的電或光以太網接口，而連接到NID的運營光網絡通常是SONET/SDH。這些不同技術需要進行轉換，以實現用戶數據在各運營商網絡之間的互通，兩個數據平臺之間需要具備轉換、互通功能。數據平臺的互通功能通過集成的以太網映射器、網絡處理單元(NPU)或用戶定制的現場可編程門陣列(FPGA)實現。在SONET/SDH實例中，集成的Ethernet-over-SONET/SDH (EoS)映射器通常是實現數據平臺互通功能的最佳解決方案。數據平臺用于客戶數據的傳輸與標記以及流量控制或數據整形。

UNI和NID通常具有獨立的控制平臺軟件，能夠處理底層配置和狀態監測。以下是通過控制平臺進行有效處理的例子：檢測電纜是否連接、狀態和性能監測、中斷事件的處理。控制平臺確保按照管理平臺的指令提供服務，控制平臺通常由運行在本地微處理器的軟件實現，該微處理器對數據平臺的硬件進行配置和控制。在獨立的分界單元中，UNI和NID的控制平臺通常運行在同一處理器。控制平臺和數據平臺有時可以在一個NPU上實現，盡管這樣會引起復雜的數據平臺和控制平臺的沖突問題。采用數據平臺與控制平臺相分離的架構更容易實現。

管理平臺通常由線卡或機架上的軟件實現，UNI和NID都具有管理平臺，用于故障恢復、SLA性能監測等。管理平臺的主要作用是處理與網絡操作相關的問題。MEF在MEF 7 EMS-NMS Information Model中已經定義了網絡操作管理信息的架構。另外，除了面向網絡的管理平臺，UNI還具有面向用戶的管理平臺。MEF在MEF 16 Ethernet Local Management Interface(E-LMI) 中定義了面向用戶管理界面的基本架構。UNI和NID的管理平臺能夠互換信息，但這并不是必需的。

UNI管理平臺還采用了ITU-T和IEEE制定的以太網管理協議，稱為以太網OAM (運行、管理與維護)。IEEE 802.3ah OAM用于監測一條點到點鏈路的運行狀態，改善故障隔離。ITU-T Y.1731 OAM擴充了功能范圍，包括先進的多鏈路操作，如鏈路跟蹤、連通性檢測以及自動保護交換。利用OAM，網絡操作人員能夠執行以太網在幾年前難以實現的管理任務。

UNI技術

UNI網絡傳輸技術受限于全雙工10Mbps、100Mbps、1Gbps MEF標準或10Gbps IEEE兼容的電氣或光纖以太網標準。為了有效覆蓋物理層連接的范疇，一些分界單元僅允許插入小型可插拔(SFP)模塊，以便在安裝時配置UNI的物理接口。利用以太網映射器、NPU或FPGA實現所要求的其它UNI數據平臺的功能，與物理接口無關。另一種替代SFP的方案是采用板上PHY或光纖模塊。這一替代方案以犧牲靈活性為代價來獲取較低的設計成本。

由網絡定位驅動的NID技術

圖2為兩個常見的分界環境。場所A (環上分界)中，用戶所在的建筑可以直接接入光纖網絡，或距離光纖網絡很近。這種情況常見于城域網和稱為E-NNI的自動交換光網絡。當分界點位于光纖網絡邊界時，NID必須與光纖網絡直接連接或連接到通過光網絡設備接入的低速率數據分支。針對光纖網絡邊界的應用，NID 技術的選擇涉及多個領域：傳統SONET/SDH、Ethernet-over-PDH-over-SONET/SDH (EoPoS)、運營商的骨干網橋接(PBB)、傳輸多協議標記交換(T-MPLS)、無源光網絡(PON)、密集波分復用技術(DWDM)、彈性分組環路(RPR)、光纖以太網以及混合光纖同軸電纜(HFC)等。


圖2. 兩種常見的分界場所。場所A常見于城域網，用戶所在的建筑可以直接接入光纖網絡，或距離光纖網絡很近。場所B常見于偏遠地區的網絡，需通過“最后一英里”技術擴展光纖網絡至用戶所在建筑的連接。

圖2中的場所B (環下分界)，光纖網絡沒有到達用戶所在的建筑，必須采用“最后一英里”技術到達分界點。這種情況常見于人口密度較低的城市、郊區和農村，對于分界點遠離光纖網絡邊界的情況，NID技術包括：Ethernet-over-PDH (EoPDH)、數字用戶鏈路(DSL)、以太網一英里(EFM)以及有線電纜數據服務(DOCSIS)。

對于特定的NID采用哪種傳輸技術，具體取決于與提供服務的運營商現有網絡的接口性價比。分界平臺的架構最好采用模塊化設計，以覆蓋所要求的UNI和NID傳輸技術。

以太網映射的技術發展水平

一般來說，在以太網分界單元中，集成式以太網映射器可實現UNI-NID互通功能。EoS和EoPDH映射是兩種最常見的映射技術。EoS映射已經應用了近十年的時間，而EoPDH映射的使用還不到兩年。Maxim最近推出的EoPDH以太網映射器DS33X162系列能夠完全滿足當前對分界設計的需求，該系列產品包括九款器件，支持一至十六個PDH鏈路，是業界唯一的完全支持ITU標準EoPDH映射、采用統一的軟件設計/硬件引腳排列的器件。該系列的所有器件都采用嚴格分離控制平臺和數據平臺，并可靈活地執行高層協議。

最低需求的擴展

目前，MEF僅規定了UNI功能的最小需求，而設備制造商有足夠的空間集成增值功能，使其分界單元在保持兼容性的同時具有更強的競爭能力。增值功能分為兩大類：一類是有利于將分界單元出售給運營商的功能，另一類則是有利于運營商向用戶出售服務的功能。

安裝成本是運營商首先關心的問題，具有自動預置和內部網絡診斷功能的分界單元可大大降低總體成本。利用這些技術能夠支持中等帶寬的以太網，并可重新利用現存設備和基礎架構，如EoPDH，從而降低運營商的成本。實時SLA監測、與運營商現存網絡管理系統(NMS)的無縫集成也顯著提高了運營商的增值服務。

此外，為用戶提供便利、可靠的服務也是一個關鍵的評估標準。例如，基于網站瀏覽器(HTML)的管理接口能夠方便地對所有用戶的UNI運行狀況進行觀測，這是一個非常便利的功能。這種接口可以由UNI本身提供或集成在局端位置，從所有的用戶UNI收集信息。類似的HTML用戶接口能夠提供每個UNI在不同時間的SLA兼容報告，帶寬利用狀況以及服務質量的配置選項。

用戶也可利用VLAN標記針對不同的VLAN或應用提供不同質量的服務。企業網絡管理器需要利用其現有的網絡管理工具(如SNMP)自動監測狀態，或者通過email接收報警通知。隨著業務量的增加，成長中的企業希望不斷擴展其帶寬。NID技術采用VCAT/LCAS鏈路集，易于擴展帶寬。分界單元可以提供動態預置，在需求量較高時增大帶寬，在需求量較少時降低帶寬。這些僅是少數實例，但為將來的發展方向提供了一些建議。

目前，MEF已經制定了一個公共的MEF 13平臺，分界單元架構采用共同的基礎架構，在此基礎上構建未來的分界技術。

類似文章發表于2008年5月的Lightwave。

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