万兆以太网推动新应用

IEEE任务组将要完成万兆以太网标准（802.3ae），这意味着以太网的速度不仅提高十倍，而且还将比以前得到更广泛的应用。 
   
   　　在城域网和广域网上传输原始以太网帧的新技术将使以前由于部署起来太贵、太多带宽限制原因而不可能实现的应用成为可能。这类应用包括从企业外备份、存储和灾难恢复到外包整个网络。 
   
   　　不过，现在还不能匆忙地付定金购买万兆以太网产品，新版技术可能看起来与以前的技术相似，但在表面现象之下，却在距离、线缆、管理以及网络设计要求上存在着很大的不同。 
   
   　　相同之处 
   
   　　由于万兆以太网仍然是以太网，因此对以太网设备和培训网络人员的投资得到了保护。同时，最小（64字节）和最大（1518字节）的帧长没有变化，并且以太网帧格式也原封未动，因此，万兆以太网帧数据流看起来与其它类型的以太网一模一样。更重要的是，万兆以太网像其它类型的以太网一样负载同样的传输流，包括PBX传输流。 
   
   　　了解万兆以太网中缺少什么同样也很重要。万兆以太网没有用于服务质量(QoS)或其它高级特性的内置功能，但这并不阻止网络管理人员使用现有的QoS特性。 
   
   　　不同之处 
   
   　　万兆以太网在数据链路和物理层上有许多变化，其中包括专供城域网和广域网使用的新接口。此外，万兆以太网只以全双工模式运行，而其它类型的以太网都允许半双工运行模式。 
   
   　　另一个可能受到欢迎的变化是802.3ae不支持自动协商。自动协商功能的目的是为了方便用户，但在实际中却证明是造成连接性障碍的主要原因。去除自动协商可能将简化故障的查找。 
   
   　　最大的不同之处在物理层上。值得注意的是，新标准将包括两类PHY（物理层）：以10Gbps速度运行的局域网 PHY和以9.58464Gbps（与SONET OC-192有效载荷速度相同）速度运行的广域网 PHY。 
   
   　　实现与SONET 城域网和广域网的无缝集成是IEEE任务组的关键设计目标。尽管纯以太网城域网不断发展壮大，但SONET仍是电信世界中的翘楚。这种局面可能在今后几年仍将保持。在SONET上基本无中断地传送以太网帧将有助于将以太网扩展到城域网和广域网应用中。 
   
   　　为了解决局域网与广域网 PHY之间速率的不匹配，IEEE任务组在媒体访问控制层中定义了一种速度协调机制，这种机制在帧与帧之间的缝隙中加入足够的空闲信号将数据速率由10Gbps降低为广域网 PHY传输所需的9.6Gbps。然后，物理层部件广域网接口子层(WIS)进行SONET分帧、加扰以及检错。WIS不是一种完全SONET兼容的接口，而更像是一种用于保证速率匹配的轻型SONET帧调节器。 
   
   　　其结果是，配备SONET接口能够以OC-192速率在SONET 城域网和广域网上传送以太网传输流。SONET管理系统可以认别和监控用SONET帧格式编码的以太网传输流，而这是正是服务提供商的一个重要需求。 
   
   　　扩展传输距离 
   
   　　对于任何可以令人信服地称之为城域网或广域网接口的PHY来说，其传输距离必须超过目前千兆以太网规定的5公里限制。为了满足扩展距离的需要，IEEE任务组定义了四种新“物理媒体相关”（physical-media-dependent，PMD）子层：三个在850、1310和 1550纳米波长上运行的串行物理媒体相关子层和一个以1310纳米波长运行的宽波分复用(WWDM，有时被称为粗WDM)PMD子层。其中1550纳米接口运行距离接近于40公里。 
   
   　　串行PMD正如其名称含意那样，串行一个接一个地发送信号。在使用WDM的条件下，传送接口并行地在多个波长上发送信号，接收接口将这些波长重新组装为完整的信号。无论从变化或类型上看，新PMD是有别于以前版本的以太网的最大不同。快速以太网从FDDI中借用了物理层编码，千兆以太网借用了光纤通道的编码技术。与此相比，万兆以太网 PMD则是全新的概念。 
   
   　　线路编码从严格意义上说是一种低级功能，它只影响到关心查找物理层错误的网络管理人员。不过，网络管理人员仍有责任验证电缆测试设备是否原本就支持万兆以太网编码方式或是否可以进行升级。 
   
   　　网络管理 
   
   　　如果寻找低级诊断功能只是个小问题的话，那么管理万兆以太网的海量数据则的确是一个大问题。部件管理器、远程监控(RMON)探测器和协议分析器等网络管理系统在对付目前的数据量上已经捉襟见肘。对于这类设备来说，跟踪速度快10倍的传输流就如同蛇吞象。 
   　　为了与万兆以太网传输流保持同步，64位计数器对于管理和监控系统来说是不可或缺的。延长现有的配置32位计数器的工具寿命是可能的，只要它们支持采样功能。采样最适于中长期监控。例如，一个RMON探测器（或嵌入在交换机中的RMON代理）可以利用采样来报告端口的统计数据。但是，采样不适于短期测量，如协议分析器进行的测量。在这种情况下，实时监控和捕获所有传输流是必不可少的。 
   
   　　线缆的选择 
   
   　　线缆是向任何新PHY技术迁移中的一个主要问题。网络设计人员必须确定现有的线缆是否能传送万兆以太网传输流，并需要对新规范提供的距离限制进行评估。 
   
   　　与包括用于铜线缆的1000Base-T规范的千兆以太网不同，万兆以太网只能在光纤上运行。在局域网上，多模光纤是最可能的选择。对于现有的FDDI和千兆以太网来说，50微米或62.5微米多模光纤是安装最多的光纤类型。在四种新PMD中，850纳米和1310纳米版本将支持现有多模线缆。850纳米激光接口可以用在超短距离应用中，如交换机之间或超级计算机之间的连接。 
   
   　　对于通用园区连接来说，可以支持300米光缆的1310纳米激光接口可能将成为标准。在距离超过300米的应用中，单模光纤将是必不可少的。配置1310纳米激光的接口和单模光纤将支持长达10公里长的距离。 
   
   　　如果10公里还不够长的话，配备1510纳米激光的接口将可以达到40公里的距离。也正是1510纳米类型的万兆以太网将推动以太网在城域网和广域网中的发展。 
   
   　　局域网应用 
   
   　　在局域网和园区环境中，人们利用万兆以太网首先要做的是带宽聚合。对于千兆以太网不能提供足够带宽的环境来说，万兆以太网是一种理想的替代技术。用于向万兆以太网迁移的一项典型的候选技术目前可能是使用千兆以太网的交换骨干网。在此配置10M或100Mbps接口的工作组交换机可以利用一条或多条千兆以太网链路连接到骨干设备。 
   
   　　这里存在的问题是网络边缘将轻而易举地使骨干网过载。许多工作组交换机提供多达48个100Mbps端口，这些端口汇聚起来形成远远超过单条千兆以太网链路所能应付的带宽。链路聚合(也叫中继或逆向多路复用)提供了更多的带宽，但它只是局部的补救措施。 
   
   　　利用万兆以太网可以很容易地消除这种带宽瓶颈。迁移所需的一切只是变换接口来获得十倍的带宽增加。需要提醒的是，一定要保证交换机或路由器背板具有容纳增加十倍带宽的容量。万兆以太网可以减轻拥塞的另一个应用是聚合进出服务器场的传输流。 
   
   　　计算机群集将利用万兆以太网连接，此时万兆以太网既可以作为交换机间的连接也可以作为通向存储区域网的链路。 
   
   　　虽然近期任何一台服务器不可能用完一条10Gbps的线路，但是今天已经有许多服务器可以1Gbps左右的速度传送传输流。显然，速度刚刚超过1Gbps的交换机/路由器在处理来自多台服务器的传输流是没有太大帮助的，而一台提供通向服务器场的一条或多条10Gbps通道的交换机可能正是所需要的东西。 
   
   　　城域网、广域网应用 
   
   　　万兆以太网有望带来最大变化的领域是城域网和广域网。新规范不仅将扩展现有网络的范围，还可以推动受目前带宽限制而不可能出现的新应用的发展。 
   
   　　Foundry Networks公司营销主管Marshall Eisenberg表示，从服务提供商得到万兆以太网连接的能力将使外包IT基础设施的想法具有更大吸引力，因为通向服务提供商的连接不再是一种瓶颈。 
   
   　　万兆以太网联盟主席、Extreme Networks公司亚太区市场总监李中元预测，城域网服务提供商将成为第一批部署城域网/广域网版本万兆以太网接口的厂商。这样做有许多令人信服的经济理由：万兆以太网接口成本远远低于SONET接口。李中元预测现有传输商将通过直接在现有基础设施上运行新的万兆以太网服务来利用SONET投资。 
   
   　　以今天的典型城域网配置为例。一家金融服务机构需要在服务提供商的SONET环路上租用容量连接多家办事处。来自每个位置的以太网传输流必须由配置以太网和packet-over-SONET接口的交换机/路由器转换以便进行SONET传输。然后传输流通过add-drop多路复用器直接传输到SONET环路上。 
   
   　　在使用万兆以太网的条件下，这种情况变得非常简单。在这种环境中，设备可以自然地端到端传送以太网帧：由于新规范的广域网 PHY在速率上与SONET是兼容的，因此甚至可以利用现有的SONET基础设施。由于广域网 PHY的成帧技术使以太网传输流可以直接进入长距离SONET链路上，因此广域网连接也是可能的。通过利用广域网 PHY并从服务提供商那里租用空闲的光纤，各公司可以使这项技术支持新的应用，如远程主机服务、公司外存储和备份以及灾难恢复等等。