IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅速增長，使得運(yùn)營商必須考慮城域承載網(wǎng)對IP業(yè)務(wù)的承載能力。目前，WDM技術(shù)已經(jīng)很成熟，但因?yàn)镾DH網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在全球范圍內(nèi)得到了大規(guī)模的部署，而且SDH網(wǎng)絡(luò)基本能滿足當(dāng)前的業(yè)務(wù)需求，所以SDH仍然是最受歡迎的高效、可靠的傳輸手段。EOS技術(shù)為SDH光網(wǎng)絡(luò)承載IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供了最好的選擇，將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)封裝進(jìn)SDH幀，可以保證數(shù)據(jù)可靠、高效地傳輸。然而SDH本身具有固定帶寬顆粒的特點(diǎn)，勢必會(huì)造成巨大的帶寬浪費(fèi)，同時(shí)也導(dǎo)致業(yè)務(wù)分配的靈活性很差。GFP、VCat和LCAS技術(shù)的引入，充分提高了EOS的整體性能，改善了業(yè)務(wù)分配的靈活性和帶寬的有效利用。將RPR和MPLS技術(shù)整合嵌入進(jìn)EOS，不但發(fā)揮了RPR很好的匯聚特性和優(yōu)化的數(shù)據(jù)接入能力，而且能利用MPLS建立對業(yè)務(wù)模式的支持和統(tǒng)一的控制平面，這樣必將造就新一代的IP承載網(wǎng)。

一、EOS技術(shù)

EOS即以太網(wǎng)到SDH的封裝技術(shù)，使語音、圖像和數(shù)據(jù)等多業(yè)務(wù)的混合高效傳輸成為可能。雖然SDH起初是為了TDM業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)的，然而通過對其優(yōu)化完全可以傳輸如以太網(wǎng)等分組業(yè)務(wù)。以太網(wǎng)是在接入網(wǎng)和承載網(wǎng)中標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，而如何以SDH為物理層，在二層融合TDM和以太網(wǎng)則是問題的關(guān)鍵。

1．EOS關(guān)鍵技術(shù)

（1）GFP

GFP是一種目前最為流行的標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)映射機(jī)制，它能夠?qū)⒏黝悢?shù)據(jù)信號(hào)有效映射到SDH/SONET幀中。它采用基于頭校驗(yàn)（HEC-based）和自描繪（self-delineable）技術(shù)。為了容納可變長度的PDU，GFP在幀頭中提供凈荷長度標(biāo)志，同時(shí)幀長指示標(biāo)志還可用于數(shù)據(jù)幀邊界定位的處理過程，該過程對于數(shù)據(jù)鏈路同步非常重要。GFP幀有GFP用戶幀（CDF）和GFP控制幀（CMF）兩種基本類型。GFP用戶幀提供GFP的基本凈荷傳送機(jī)制，由核心幀頭和凈荷區(qū)兩部分組成；GFP控制幀為GFP提供基本鏈路控制機(jī)制。

（2）VCat

虛級(jí)聯(lián)就是將分布于不同STM-N數(shù)據(jù)幀中的虛容器按照級(jí)聯(lián)的方法，形成一個(gè)虛擬的大結(jié)構(gòu)VC-4/3/12-Xv格式，進(jìn)行傳輸。它相對于相鄰級(jí)聯(lián)能提供更為精細(xì)的凈荷顆粒，靈活性更高。虛級(jí)聯(lián)允許任意數(shù)量的虛容器創(chuàng)建容量合適的傳送層管道。傳輸通道的源端設(shè)備將級(jí)聯(lián)帶寬分割到多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容器（SDH高階或低級(jí)通道），邏輯上采用虛級(jí)聯(lián)組VCG來表示。虛級(jí)聯(lián)信號(hào)由鏈路終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，從而減少了帶寬資源的浪費(fèi)。

（3）LCAS

LCAS機(jī)制使虛級(jí)聯(lián)的VC數(shù)量在一定范圍內(nèi)可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)增減，這種調(diào)整是根據(jù)業(yè)務(wù)流量的需求來進(jìn)行的，在這個(gè)調(diào)整過程中不會(huì)對數(shù)據(jù)傳送性能造成影響。另外，在鏈路發(fā)生故障時(shí)，LCAS通過動(dòng)態(tài)從VCG中刪除失敗成員可以提供負(fù)荷的共享保護(hù)。虛級(jí)聯(lián)和LCAS是衡量MSTP帶寬是否有效利用的重要指標(biāo)。虛級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)帶寬和SDH虛容器之間的適配，比相鄰級(jí)聯(lián)更好地利用了SDH鏈路帶寬，提高了傳送效率，LCAS實(shí)現(xiàn)了帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整。

2．EOS的技術(shù)特點(diǎn)

相對于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)，EOS具有以下技術(shù)特點(diǎn)。

（1）提供了50ms保護(hù)倒換的電信級(jí)性能。EOS的保護(hù)倒換結(jié)構(gòu)可以基于1+1保護(hù)鏈路、自愈環(huán)和基于RPR的EOS保護(hù)環(huán)等結(jié)構(gòu)。

（2）支持端到端的QoS保障和業(yè)務(wù)等級(jí)分類。

（3）能夠完成TDM和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的同步傳輸。

（4）通過SOH（段開銷）和POH（通道開銷），EOS還能提供承載層的的OAM能力。

EOS中虛通道的應(yīng)用可以分為專用VCG（虛容器組）和共享VCG，前者可用于端到端要求較高的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，而后者主要用于點(diǎn)到多點(diǎn)的低成本以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，如IPＴＶ等。

3．EOS的發(fā)展趨勢

在傳統(tǒng)的MSTP（多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)）系統(tǒng)中，EOS主要用來將TDM和數(shù)據(jù)等多業(yè)務(wù)映射封裝進(jìn)SDH幀進(jìn)行傳輸，GFP/VCat/LCAS的應(yīng)用很大程度上提高了MSTP系統(tǒng)的性能。然而MSTP系統(tǒng)中的交換結(jié)構(gòu)主要是基于時(shí)隙的具有交叉功能的電路交換。而內(nèi)嵌EOS的QSR(QosSwitchRouter)系統(tǒng)則具有純分組交換的結(jié)構(gòu)。在當(dāng)前IP一統(tǒng)天下的趨勢下，將EOS引入QSR系統(tǒng)必將成為今后IP承載網(wǎng)的解決方案。

二、新一代IP承載網(wǎng)的建設(shè)

1．基于EOS與QSR的IP承載網(wǎng)解決方案

QSR是一種保證QoS的交換路由器，它本身由交換卡、線路卡、控制卡和制冷模塊組成，其中線路卡中有一種EOS業(yè)務(wù)卡，在面板上提供了標(biāo)準(zhǔn)的光接口，可以通過SDH技術(shù)來傳輸以太網(wǎng)或者M(jìn)PLS數(shù)據(jù)包。

如圖1所示，QSR/QSS作為網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)，完成業(yè)務(wù)匯聚、上下路以及路由選擇和交換的功能，將EOS應(yīng)用在QSR/QSS中，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分組交換。在QSR與QSS之間采用基于EOS的RPR環(huán)形拓?fù)淠軌蛟诠蚕憝h(huán)上實(shí)現(xiàn)有效的統(tǒng)計(jì)復(fù)用和業(yè)務(wù)等級(jí)承載。MPLS在RPR環(huán)之上則能夠完成統(tǒng)一的控制平面和端到端的QoS保證�？梢姡琎SR/QSS系統(tǒng)提供了一種融合EOS、RPR和MPLS的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)（即將RPR與MPLS嵌入進(jìn)EOS），能夠充分發(fā)揮RPR和MPLS的各自優(yōu)勢。

2．內(nèi)嵌RPR的EOS

RPR是一種獨(dú)立于物理層的新型MAC層技術(shù)，它基于分組，采用類似以太網(wǎng)的幀格式，結(jié)合MPLS標(biāo)記的思想，利用MAC層的高速交換，簡化了IP傳送。它既吸收了吉比特以太網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，又包含了SDH系統(tǒng)50ms保護(hù)的特性。RPR技術(shù)支持更細(xì)致的帶寬顆粒，在支持傳統(tǒng)語音業(yè)務(wù)傳送的同時(shí)，能夠很好地承載具有突發(fā)性的IP業(yè)務(wù)，具有較好的帶寬公平機(jī)制和擁塞控制機(jī)制，同時(shí)具有空間復(fù)用機(jī)制。

RPR是基于分組交換的新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和技術(shù)，它在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上和SONET/SDH一致，采用雙光纖環(huán)配置，環(huán)中由分組交換節(jié)點(diǎn)組成，相鄰節(jié)點(diǎn)通過一對光纖連接。但RPR在任何時(shí)間雙環(huán)都同時(shí)使用，外環(huán)沿一個(gè)固定方向傳輸數(shù)據(jù)，內(nèi)環(huán)作反方向傳輸。因?yàn)樵谝粋�(gè)共享媒介上傳輸分組最有效的是由MAC層的協(xié)議來處理，故RPR針對網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)制定了獨(dú)立的MAC層協(xié)議來解決城域網(wǎng)中帶寬的瓶頸問題，且能提供下一代接入網(wǎng)所要求的恢復(fù)能力、有質(zhì)量保證的服務(wù)和可管理能力。

如圖2所示，基于SDH的內(nèi)嵌RPR環(huán)可由SDH單向互逆的VC通道組成雙環(huán)結(jié)構(gòu)，其VC通道的帶寬大小可由虛級(jí)聯(lián)和LCAS技術(shù)來進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。兩個(gè)環(huán)分別為內(nèi)環(huán)和外環(huán)，它們在傳送數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)傳送控制信號(hào)，在某一方向(下游)上發(fā)送數(shù)據(jù)分組，并在另一環(huán)上向反方向(上游)發(fā)送其對應(yīng)的控制分組。另外節(jié)點(diǎn)可在任一環(huán)路上發(fā)送數(shù)據(jù)，換句話說可沿順時(shí)針或逆時(shí)針方向，一般說來，到給定目的兩條可能路徑中，基于節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)時(shí)序，較短的路徑常被使用。環(huán)上每個(gè)節(jié)點(diǎn)用一個(gè)48比特MAC地址來標(biāo)識(shí)，MAC地址的定義符合IEEE的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在內(nèi)嵌RPR的EOS節(jié)點(diǎn)上，一個(gè)RPR節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)MAC客戶實(shí)體、一個(gè)MAC實(shí)體和兩個(gè)物理層實(shí)體。一個(gè)單向環(huán)由一系列的單向鏈路在環(huán)上一個(gè)節(jié)點(diǎn)接一個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，環(huán)上所有的鏈路具有相同的數(shù)據(jù)速率，但延遲特性可能不同。根據(jù)用戶要求可以對用于傳送RPR的通道帶寬進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，調(diào)整粒度為該虛級(jí)聯(lián)通道中單個(gè)虛容器的大小。當(dāng)構(gòu)成傳送RPR的虛級(jí)聯(lián)通道的虛容器組中有成員失效時(shí)，LCAS將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)動(dòng)態(tài)調(diào)整帶寬，將失效虛容器成員移去，在虛容器成員恢復(fù)后，添加到虛級(jí)聯(lián)通道中。調(diào)整粒度為該虛級(jí)聯(lián)通道中單個(gè)虛容器的大小。

內(nèi)嵌RPR的EOS一方面可通過SDH本身的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對TDM業(yè)務(wù)高效的傳送，并能提供良好的網(wǎng)絡(luò)生存性及與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的兼容性，同時(shí)虛級(jí)聯(lián)和LCAS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)帶寬和SDH虛容器之間的適配，并在基礎(chǔ)上能夠進(jìn)行傳輸帶寬的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)；另一方面，內(nèi)嵌RPR的EOS可通過RPR技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)帶寬的動(dòng)態(tài)共享，極大地提升了網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率。

3．內(nèi)嵌MPLS的EOS

MPLS可在多種第二層媒質(zhì)上進(jìn)行標(biāo)記交換，它為進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)中的IP數(shù)據(jù)包分配標(biāo)記，并通過對標(biāo)記的交換來實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，MPLS在數(shù)據(jù)包所經(jīng)過的路徑沿途通過交換標(biāo)記來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)，將IP分組轉(zhuǎn)換為采用標(biāo)記標(biāo)識(shí)的流連接，提供服務(wù)質(zhì)量、流量控制、虛擬專用網(wǎng)、組播等功能。內(nèi)嵌MPLS技術(shù)的EOS相當(dāng)于在業(yè)務(wù)和SDH之間引入了一個(gè)中間智能適配層，根據(jù)業(yè)務(wù)要求適配、映射到SDH通道上，同時(shí)支持GFP高速封裝協(xié)議、虛級(jí)聯(lián)、LCAS以及二層交換等技術(shù)。

對以太網(wǎng)業(yè)務(wù)或VLAN業(yè)務(wù)，MPLS處理模塊在接收到的數(shù)據(jù)包上附加內(nèi)層MPLS標(biāo)簽（VC標(biāo)簽），形成偽線PW(PseudoWire)或虛電路（VirtualCircuit），相同源地址和目標(biāo)地址的多個(gè)PW再加上外層MPLS標(biāo)簽（TunnelLabel），進(jìn)行復(fù)用，建立一條MPLS標(biāo)記交換路徑LSP，以太網(wǎng)業(yè)務(wù)和VLAN業(yè)務(wù)在LSP中按外層MPLS標(biāo)簽進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。隧道標(biāo)簽標(biāo)示MPLS數(shù)據(jù)包從源端點(diǎn)傳送到目的端點(diǎn)，VC標(biāo)簽標(biāo)示以太網(wǎng)數(shù)據(jù)從入口UNI傳送到出口UNI（User Network Interface），如圖3所示。

MPLS是繼IP技術(shù)之后的下一代廣域網(wǎng)傳輸技術(shù)，MPLS技術(shù)結(jié)合了第二層交換和第三層路由的特點(diǎn)，可在網(wǎng)內(nèi)同時(shí)支持多種業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)。它利用原有IP路由的優(yōu)點(diǎn)，保證了MPLS網(wǎng)絡(luò)路由的靈活性。在EOS中，內(nèi)嵌MPLS不但保證了多種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，使得各種不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)統(tǒng)一在同一個(gè)MPLS平臺(tái)上，而且使網(wǎng)絡(luò)具有良好的可擴(kuò)展性，能夠有效地實(shí)施端到端的流量工程，支持大規(guī)模虛擬專用網(wǎng)應(yīng)用和提供有效的QoS保證。

4．MPLS與RPR的融合

多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS）技術(shù)是面向業(yè)務(wù)的通用控制協(xié)議，能通過信令快速地提供端到端的業(yè)務(wù)配置。MPLS技術(shù)結(jié)合了第二層交換和第三層路由的特點(diǎn)，第三層路由在網(wǎng)絡(luò)的邊緣實(shí)施，而第二層交換則由MPLS網(wǎng)絡(luò)的核心完成。MPLS網(wǎng)絡(luò)采用單一的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，可在網(wǎng)內(nèi)同時(shí)支持多種業(yè)務(wù)類型的轉(zhuǎn)發(fā)。而RPR是為單個(gè)物理環(huán)或邏輯環(huán)（跨多個(gè)物理環(huán)的VC通道構(gòu)成）而設(shè)計(jì)的MAC層技術(shù)，RPRMAC層的應(yīng)用僅局限在單環(huán)，跨環(huán)時(shí)須終結(jié)，無法實(shí)現(xiàn)跨環(huán)業(yè)務(wù)的端到端帶寬共享、公平機(jī)制、QoS和保護(hù)功能，因此在組建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)時(shí)有一定的局限性。為了組建較大規(guī)模的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)并提供端到端的服務(wù)質(zhì)量保證，則需要與其它技術(shù)相配合。如MPLS，它一方面通過LSP標(biāo)簽棧很好地解決了VLAN的可擴(kuò)展性和業(yè)務(wù)的端到端保護(hù)問題；另一方面由于MPLS的QoS和流量工程方面的特性，可為以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量、SLA增強(qiáng)和網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化利用提供很好的支持。以太網(wǎng)幀可根據(jù)被廣泛接受的IETFMartini草案標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行封裝，然后再到RPRMAC層進(jìn)行處理，最后由映射到SDH層轉(zhuǎn)發(fā)，如圖4所示。

結(jié)論

QSR提供了一個(gè)融合EOS、RPR和MPLS的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)傳輸結(jié)構(gòu)。在QSR系統(tǒng)中，基于EOS的RPR技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高效的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，充分地提高了帶寬利用率。而MPLS的嵌入更增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)互通的靈活性，并提供了端到端的QoS保證，此方案可作為新一代IP承載網(wǎng)的優(yōu)先選擇。