PBB_PBB_TE技术在电信级城域以太网中的应用

陈兵（上海市信息网络有限公司上海200081）摘要PBB/PBB-TE 技术的发展，使得传统的以太网技术在城域网的建设中得到了充分的施展，本文回顾了以太网技术的发展历程，，详细介绍了PBB/PBT-TE 技术，并结合上海市信息网络有限公司电信级城域以太网的发展和规划，论述了PBB/PBB-TE 技术在电信级城域以太网中的应用。

关键词PBT PBB-TE CE M EF 城域网隧道技术PBB/PBB-TE 技术在电信级城域以太网中的应用1概述电信运营商化了近十年的时间来规划下一代网络（NGN ），目标是在一个网络上同时提供基于分组和基于电路的业务，目前被广泛接受的理念是利用IP 作为实现这些新业务的基础，并由它来完成电路业务和分组业务的转换，例如用IP 来承载视频和语音（VoIP ）。

然而，现在就认定IP 路由技术将被广泛应用在传输汇聚层或许还为时过早。

虽然IP/MPLS 已经大规模的部署，特别是在运营商的骨干网和核心网，但是，近两年以太网迅速崛起，成为了一个相当具有竞争力的备选技术。

统计显示，网络中95%以上的数据业务起源于或终结于以太网，而且可以预见的是数据量将随着视频等新业务的发展而迅速攀升，这就给了我们一个启示，为什么不把以太网作为下一代网络的潜在的汇聚解决方案呢？由于以太网的可扩展性，普遍性和对IP 业务的良好的支持能力，以太网完全可以提供一个令人信服的解决方案。

但是，在以太网被采用之前，它必须具备至少与现有电信业务相同等级的多种业务能力支持能力，换句话说，必须能够提供电信级的服务。

通过下面对以太网发展历史的回顾，我们可以清楚地看到，以太网是如何实现从传统的企业局域网应用向电信级城域网的跨越。

2电信级以太网的发展要了解电信级以太网的发展，有必要先理解以太网的定义。

2.1什么是以太网从运营商的角度出发，以太网应该包括：以太网接口、业务、传输。

以太网接口通常是指与以太网连接的物理层媒介和收发器，可以使RJ45，SFP 或XFP 等。

由于以太网在企业内的广泛应用，这些接口的产量非常大。

尽管理论上讲，电信级的设备需要更高的可靠性和更好的质量，但已经规模化了的市场，完全可以给运营商和用户提供既好又便宜的以太网接口，相比传统的ATM或SDH接口，以太网接口的价格具有极大的竞争力。

以太网业务是指基于分组的电信业务，通常提供用户一个以太网UNI，并确保以太网分组数据的可靠传递。

城域以太网论坛（MEF）专门对电信级以太网业务作了定义，包括E-Line、E-LAN、E-Tree 等，同时，对于网络特性和测试套件，MEF也作了详细的定义。

正是这些标准的出台，加速了以太网业务的发展。

这里需要了解的是以太网业务并不一定需要使用以太网来传输，事实上，大部份以太网业务是通过SDH或M PLS来传输的，这就是我们常说的EoSDH、EoMPLS，因为SDH和MPLS具有电信级性能，并可以充分利用现有网络。

到目前为止，以太网作为一个传输技术，还缺少例如网络层结构、用户隔离、可管理性等运营商要进行大规模部署必须的功能。

但是，随着PBB-TE技术的引进，将以太网作为一种传输技术，使用以太网作为NGN的汇聚层已完全可以实现。

2.2什么是电信级以太网所谓的电信级以太网，也称为运营商级以太网，M EF就此给出了非常明确的定义，电信级以太网业务必须具备以下属性：·标准化的业务E-line、E-LAN等提供透明的专线、虚拟专线和LAN业务；通过标准设备在全球和本地提供普遍存在的业务；要求客户LAN设备或网络不作改变，并容纳现有网络连通性，如时间敏感的、TDM业务和信令；非常适合于汇聚话音、视频和数据网络；业务带宽和服务质量具有多种选择颗粒度。

·可扩展性具有支持数百万用户使用网络业务的能力，适用于商业、通信和企业等广泛应用，可以同时提供语音、数据和视频业务；在一个由多个运营商构建的物理基础上，提供接入、城域到国家、全球业务；支持1M bit/s到10Gbit/s甚至更高的速率，带宽颗粒度可变。

·可靠性网络具有检测和故障恢复能力，尽量不影响用户业务；最大程度地满足服务质量需求和可用性要求；当出现故障时，实现快速恢复，可达50ms。

·QoS支持多种带宽颗粒和服务质量选择；支持服务等级协议（SLA）,通过SLA配置来提供端到端性能：CIR、帧丢失率、时延和时延抖动特性。

·业务可管理性对网络具有监视、诊断和集中管理的能力，适用符合标准的、与设备供应商无关的实施方式；提供运营商级别的OAM；实现快速业务配置。

传统的以太网具有良好的扩展性，但它缺少MEF所要求的其他属性，特别是OAM能力较差，对于故障管理、安全性-例如用户隔离等缺少相应的处理机制。

2.3电信级以太网的发展专门为企业LAN设计的以太网交换机最初被应用到运营商网络的时候，完全缺少电信级的解决方案，但这些缺陷，却促进了人们对于以太网标准的不断完善和补充，从而使得以太网技术可以适用于电信级网络的应用，PBB-TE正是所有这些完善和补充的最新版本和最终体现，其目标在于满足传输网络的一些特殊的需求，当然，随着技术的发展，相信还会有更新的技术不但涌现。

在过去的30年里面，IEEE发表了很多对于以太网进行完善和补充的标准，包括：802.1Q:VLAN；802.1ad:QinQ；802.1ah；802.3ah；802.1ag等。

PBB-TE正是建立在这些标准的基础之上，为以太网的传输应用提供一个网络的解决方案。

PPB-TE建立一个独立的面向连接的分组交换传输层，可以使各种业务（不局限于以太网业务）在网络中透明传输。

2.4运营商网桥PB（802.1ad-PB或QinQ）运营商桥接（IEEE802.1ad）采用很简单的方法让运营商“堆叠”802.1Q报头，这样运营商就可以使用运营商管理的标签来封装客户管理的标签。

802.1Q报头也叫Q标签或VLAN报头，其设计原理能够让企业出于安全或可扩展性的目的，在同一个以太网网络中实现对于虚连接的控制和隔离。

但是其VLAN报头包括全局唯一的12bit标识符，VLAN个数最多只能到达4094个，这是所谓的单标记。

为了提高扩展能力，设备供应商开始支持第二个VLAN标记，这就是IEEE802.1ad定义的“QinQ”或叫作“双标记”。

内层标记域或称为C-Tag，携带的是用户的VLAN标记（C-VID），定义了用户的VLAN （C-VLAN），外层标记域，也成为S-Tag，携带的是（S-VID），定义了服务VLAN（S-VLAN），这个标记用来区分服务类，定义了基于服务类拓扑的网络拓扑划分。

在每个S-VLAN中，使用生成树协议来防止环路的产生。

S-VLAN实现了用户之间的隔离，同时也将用户网络和运营商网络区分了开来。

但是，S-VLAN同样也有扩展问题，对于运营商级的网络来讲，4094个用户的规模是很容易就达到的。

2.5运营商骨干网桥PBB（802.1ah-PBB、MAC-in-MAC或MiM）PBB（也称为M AC-in-MAC），最早在日本的运营商使用，现在发展为802.1ah‘运营商骨干网桥’标准，客户端以太帧在骨干网内进行重新封装和转发，基于新的骨干网目的地址、骨干网源地址及骨干网VLAN ID。

M AC-in-M AC不但将不同的客户区隔离，而且将客户的地址域完全与运营商骨干网的地址域也区分开来。

另外，8021.1ah使用24bit的标志域来定义I-SID服务类，其理论上就可以提供多达1600万的用户，从根本上解决了以太网网络的扩展问题。

PBB与传统的以太网桥接技术采用完全相同的工作模式，仍然采用无连接方式，当目的M AC地址不能确认时，还是采用洪泛，利用快速生成树协议防止环路的产生。

图1所示为各种标准的以太网帧封装格式。

2.6运营商骨干传输（PBT或PBB-TE）上述一些技术在解决以太网作为电信级网络应用时存在的问题确实比较有用，但是，如果在以太网上真的采用了这些技术，随之而来的问题是以太网本身变得复杂了，原来的通用、简单、廉价的优势就会打很大的折扣了。

PBB-TE就提供了一种可选的操作模式，其宗旨就是简单、专一：最大限度地利用现有的技术，同时专注在以太网传输方面进行增强。

换句话说，PBB-TE是以太网在传输网络的应用。

PBB-TE主要功能：PBB-TE也称PBT，基于现有的以太网技术，包括：801.1Q VLAN；802.1ad PB；802.1ah PBB的子集；802.1ag CFM的子集。

PBB-TE使用原有的VLAN和双标记，同时将他们和PBB的网络隔离和分层概念结合起来。

但是，它不使用洪泛和广播机制，也放弃了生成树协议，取而代之的是面向连接的网络应用。

PBB-TE就可以以一种类似于SDH的传输技术的、可管理的、可确定的面向连接的方式运行。

PBB-TE与PBB有明显的不同，PBB中，B-VID限定了一个与其他PB互联的分组洪泛域，而在PBB-TE 中，B-VID与B-DA配合使用，确定的是贯穿网络的一个特定通道。

简单来说，PBB-TE提供了一个以太网隧道，这个隧道提供确定的服务，包括流量工程、QoS、弹性保护和OAM。

PBB-TE关闭了以太网的一些功能，现有的以太网设备将采用一种新的转发行为。

这就意味着不需要复杂和昂贵的网络技术，基于面向连接的转发模式就可以引入现有的以太网络。

目前，以太网交换机都会检查每个数据包中的VLAN标签和目的M AC地址，共有60bit数据，依据这些数据进行转发。

在正常运行条件下，VLAN ID （VID）和M AC地址在全球都是唯一的。

VID通常定义了一个MAC地址可以进行洪泛的无环路域，如果我们选择人工配置无环M AC通道，而不是洪泛和学习，VID就可以被空出来作别的定义。

PBB-TE正是利用了这个原理，安排了一定的VID来定义网络中给定MAC地址的通道。

它们只在本地对目的MAC 地址由意义，由于M AC地址在全球通用，VID/MAC 的联合标识在全球仍然是唯一的。

对于这组VID/MAC地址，转发表是通过网管或控制平面进行分发的，而不是传统的以太网的洪泛和学习机制。

这样，生成树和所有相关的限制和问题都会应迎刃而解。

交换机的运行在很大程度上仍然与在传统以太网上类似，即将数据转发到指定目的地，唯一的变化在于转发信息不是通过交换机学习得到，而是直接由管理平面提供，因而，它可以事先确定通过网络的路径，载所有情况下，网络行为都是完全可以预测的。

下面我们举个例子，看看PBB-TE是如何工作的。

如图2所示，PE1和PE2之间，配置了两条单向通道，每个PE都支持IEEE802.1ah,使运营商能够清晰地分离运营商和用户的MAC域，进而能够在网络核心实施PBB-TE。