以太网一直是企业局域网的主要技术,近年来这一技术已经进入城域网领域,最近它已被视为宽带接入的方法之一。目前接入网仍是大容量局域网和骨干网之间的瓶颈。为了突出它的优先地位与重要性,研究以太网的人后来把所谓的“最后1英里”接入网络段改称为“最先一英里(The First Mile)”。
2000年12月,IEEE 802.3成立了最先一英里以太网(EFM)特别工作组,致力于研究如何支持三种接入网拓扑以及相应的物理层:铜线上以太网(EoVDSL),在750 m上传送10 Mbit/s;点到点光纤上的以太网,在最长10 km上传送1 000 Mbit/s;点到多点光纤上的以太网(EPON),在最长10 km上传送1000 Mbit/s。此外,该特别工作组还将定义以太网的运行、管理、维护和供应(OAM&P),使它具有远地故障显示、远地环回和链路监测等功能。最先一英里以太网工作组将提供技术资源,促进业界对最先一英里以太网的认知度,建立与演示设备商的互操作性。
在光以太网方面领先的公司包括Atrica、思科、北电网络和Internet Photonics等。 在以太网无源光网(EPON)方面现在领先的有Salira,Alloptic和WorldWidePackets等新兴公司,也有一些老牌公司(如Nokia Broadband等)。诺基亚的D500 DSLAM产品是ATM向EPON的过渡产品。Quantum Bridge最近声称它支持EPON。Salira推出的EPON由接入操作系统、桥接TDM域和分组域的基于软件的部件组成,具有动态QoS和流量分类的功能。
EFM是一个前景看好的新市场。Grant Public Utility现在其变电站之间的现有光纤上采用思科的Catalyst 4000与WorldWidePackets方案。Central Texas Technologies采用 Alloptic的千兆比以太网接入路由器(GEAR)来向该公司4 000英亩的开发区提供FTTH和FTTB。类似地,有线电视公司WideOpenWest正在实施SwitchPoint的以太网方案,具有铜线和HFC混合网的Grande Communications 已经安装了马可尼的FTTC PON。
然而,不只是新兴运营商对EFM感兴趣,诸如NTT,BellSouth,SBC和Telstra Saturn等传统运营商也涉足其中。它们把以太网看作在其网络中引入创新的一种手段,使其它业务从价格战中摆脱出来。运营商真正看重的是其可获性之高和规模之大,而不仅仅是因为以太网便宜和运行简单。SBC安装了基于ATM的PON,计划打开通往未来EFM的大门。NTT也在关注EFM,它在日本有一个很大的城域以太网,采用Extreme Networks的设备。
一、EFM在亚洲地区的表现不俗
1990年代的中期,在各大网络运营商的发起下,成立了“全业务接入网络工作会议(FSAN)”。 FSAN组织的目标是制定一个标准,帮助设备制造商及网络供应商可以在无源光网络的发展有可遵循的目标。第一个经由该工作会议所制定标准是155/622 Mb /s PON的系统。这个系统就是现在所说的B-PON,它使用ATM作为其承载协定。
在2001年的初期,IEEE成立了一个工作团体,以Ethernet用于最先一英里的解决方案(Ethernet in the First Mile;EFM)。这个工作团体预期了光纤将被大量使用在接入网络上。于是在IEEE 802.3工作团体的赞助下,研发出以以太无源网络传输速率上下行同为1.25Gb/s的技术。
就在同时FSAN组织也开始起草制订一个超过1Gb/s速率的PON网络标准。 GPON提供1.244和2.488Gb/s的上下行速率。标准的设置是基于不同服务需求,提供最有效率和理想的传输速率,同时兼顾OAM&P功能以及可扩充的能力。基于这样的设计原则下,GPON的技术得已成为光纤接入网络一种全新的解决方案。不但提供高速带宽,而且支持各种接入服务,特别是在Data及TDM的传输并且支持原有数据的格式无须再次转换。
随着IP技术的不断完善,大多数的运营商已经将IP技术作为数据网络的主要承载技术。由此也衍生出大量以以太网技术为基础的接入技术。同时由于以太技术的高速发展,使得ATM技术完全退出了局域网。因此把简单经济的以太技术与PON的传输结构结合起来的Ethernet over PON概念,自2000年开始引起技术界和网络运营商的广泛重视。在IEEE802.3 EFM(Ethernet for the First Mile)会议上,加速了EPON的标准化工作。
EPON不需任何复杂的协议,光信号就能精确地传送到最终用户,来自最终用户的数据也能被集中传送到中心网络。在物理层,EPON使用1000BASE的以太PHY,同时在PON的传输机制上,通过新增加的MAC控制命令来控制和优化各ONU与OLT之间突发性数据通信和实时的TDM通信。在协议的第二层,EPON采用成熟的全双工以太技术。使用TDM,由于ONU在自己的时隙内发送数据报,因此没有碰撞,不需CDMA/CD,从而充分利用带宽。另外,EP0N通过在MAC层中实现802.1p来提供与APON类似的QoS。
日本电信电话公司NTT(包括NTT西部和NTT东部)在2003年8月向业界发布了关于千兆以太无源光网络(GbE PON)设备的需求建议书(RFP),这些设备均要符合最先一英里(EFM)标准中的IEEE 802.3ah以太要求(可支持1:32分路甚至更高),NTT需求建议书的推出无疑将会给GbE PON设备供应商点燃希望的火把。有关EFM的详细规格预计将在明年最终确定,目前仍处于批准程序中的早期阶段。
以太无源光网络(EPON)的设备供应商有理由感到高兴,作为世界上FTTH铺设的先驱,日本所致力研究的下一代宽带接入技术正吸引着越来越多的国家的注意,包括韩国,中国,甚至美国和欧洲的许多国家都表现出浓厚的兴趣。与美国地方贝尔公司在今年六月发布的FTTP的需求建议书不同的是,NTT采用的是GbE PON,而地方贝尔公司采用的却是遵守ITU G.983建议的APON技术。
作为全业务接入网络(FSAN)的ITU建议的起草人,同时也是IEEE 802.3ah标准主体的策划者的NTT公司目前正积极地发展用于FTTP铺设的PON技术,在此期间,日本政府也给予了资金上的大力支持。在2002年三月,NTT就介绍了其实验室研发的宽带PON技术,并与合作伙伴SKY Perfect通信公司一起进行光视频传输演示,演示中采用WDM技术,通过单根光纤就可以同时进行100Mb/s的因特网接入和单向多信道数字多媒体传输。
GbE的上行速度和下行速度都是令人满意的,尤其是在日本,“在那里存在大量对等共享(peer-to-peer)网络”,EPON芯片研究无源技术公司的总裁Maislos先生表示,“消费者并不知道令人喜欢的应用程序是那些,他们只想获得较低延迟的服务。消费者正在寻找一种非常好的消费经历和享受,此举意味着用户乐意花更多的钱来享用这些新型服务。”
更适应于IP应用
当运营商将他们的网络升级到能支持IP业务的时候,EPON技术将成为接入层非常好的选择。因为它可以提供更加有效和更具经济效益的数据服务, EPON无须像ATM承载IP业务时引入的“信元税”(cell tax),或者进行信元封包转换,这就节省了成本,提高了运作效率。
而以太技术的经济性则依赖于其对多重变量的支持,包括各种传输的类型。绝大多数对FTTH感兴趣的运营商都是想用FTTH来传输高质量的视频服务,并相信籍此会带来的新的收入来源。
受NTT邀请的供应商必须要支持多等级的服务质量(QoS)和运作,管理以及维护(OAM)功能。
与ATM不同的是,传统以太技术并不是与生惧来就具有QoS和管理功能,EFM联盟目前正在IEEE 802.3ah规格里制定相关的标准,日本的运营商也在紧密地观察EFM联盟的努力。
Gartner Japan的首席分析师Ishiwata表示:“我相信所有的日本运营商都想知道当前的PON系统,如EPON和GPON,到底那一种更更容易与高级业务支持系统(OSS)共用。如果遵循IEEE 802.3ah 标准的EPON系统果真比GPON系统便宜的话,我相信日本的运营商将会选择它。”
RHK(大阪)的分析师Ichida赞同NTT发布RFP是为了降低网络成本的说法,不过他表示,此举并不意味着日本运营商已经放弃了其他的接入方式,如GPON和WDM PON。
加拿大的EPON供应商Salira光网络系统公司的副总裁Jim Diestel先生表示:“我认为NTT的RFP正体现着应用于家庭和小型商业用户市场的点对多点系统的价值,而点对点系统则仍没有体现出人们所需要的经济性。Salira公司已经宣布获得来自中国和韩国的数个EPON设备供应合同,其中就包含来自中国网通的采购定单。
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