数据时代 以太网将成未来网络核心承载技术

以太网联盟主席、华为以太网领域首席架构师John D’Ambrosia

电信级网络承载技术一直“高大上”，因为要保证高可靠性、高质量承载、高安全性的一系列指标。从TDM到SDH、MPLS，都是电信级网络承载的专用技术。但是情况正在发生变化，曾经被看作是局域网环境中成本低廉的可扩展数据联网解决方案——以太网，正在一步一步向核心渗透。12月13日，以太网联盟主席、华为以太网领域首席架构师John D’Ambrosia表示，以太网将成未来网络的核心承载技术。

数据业务以太网化已成大趋势

以太网正在展现自己满足网络演进而蕴含的强大生命力和强健的产业支持能力。

“现在我们看到一个不断发展的以太网技术。”John表示，“大型的数据中心仍然是以太网新技术最早应用以及创新的原动力，全球最大的三个数据中心里，以太网应用仍然占据主导作用。”目前数据中心的以太网技术正在从40GE向100GE发展，以满足数据中心不断增长的带宽要求。而在以太网诞生的前30年中，从10M到10GE，以太网已经出现了6种速度，有10M、100M、GE、10GE、40GE、100GE。

大概在几年之前，业界的兴趣主要集中在以上六种以太网的速度上。但是最近3到5年的时间里面，业界又对另外新出现的6种速度以太网感兴趣，从2.5GE到400GE，包括2.5GE、5GE、25GE、50GE、200GE和400GE。“所有这些新的以太网速率出现的时间间隔非常短，这也是大型数据中心的应用在其中起到非常重要的作用。仅仅在2016年，业界就引入了2.5GE、5GE、25GE这三种以太网速率，同时目前标准在推进中的还有3种以太网速率（50GbE、200GbE、400GbE）。”John说。

不同的应用驱动着以太网技术的演进与革新。数据中心的应用推动了从25GE到400GE以太网的演进；在电信服务领域，推动了50GE、200GE到400GE的以太网演进发展。不同速率的以太网可以在不同层面得到应用。 此外，新的应用不断催生新型的以太网接口出现，例如车载以太网、工业以太网以及以太网供电等也在丰富着以太网的应用环境。

以太网之所以能够在如此宽泛的领域得到应用，与其广泛规模的应用、建网成本低、技术不断演进、网络拓展能力强，以及完善的产业生态不无相关。

在电信领域，以太网从当初一个企业网络接入方案到现在具备成为未来IP网核心承载，已经是第三代网络技术。

第一代的原生以太网自1980年产生，广泛应用于园区、企业以及数据中心互连。它基于IEEE 802.3/1的开放标准，支持互联互通产品，并进一步延伸到HPC、垂直行业应用，从而催生业界最广泛、强大的生态系统。

第二代电信级以太网，从2000年开始发展一直到现在，它面向运营商网络需要的电信级城域网、3G/4G承载网、专线接入等，具备了QoS/QoE保障、OAM、保护倒换和高性能时钟等电信级功能，使运营商网络实现低成本、高可靠建网，同时降低维护成本。

第三代灵活以太网，从2015年起步，面向云服务、5G分片、VR/UHD视频等时延敏感业务需求，通过接口技术创新实现高速大端口400GE、1TE等演进以及通道化实现子速率承载、硬管道及隔离、以及时延敏感网络技术，进一步构建智能端到端链路，实现可保障的IP低时延、高QoS服务的数据网络。

灵活以太网将是网络转型关键承载技术

当前运营商正在探索网络转型之路，面向数据业务重构网络已经提到议事日程。以数据中心为节点，构建未来IP网是可以预见的未来。中国联通将其要建设的运营商级DC网络，分成核心DC、省级DC和地市DC三级网络。而以太网技术逐步具备在各层DC建设中都可以承载的能力。

运营商级DC需要大带宽、低时延、安全和易拓展。John表示，高速以太网的发展非常快，而且在综合能力上也得到提高。“比如100GE，可以用4个25Gbps捆绑的方式实现。而单通道的速率就可以达到50Gbps，还可以进一步提升到100Gbps。”John说，“采用PAM4这样的关键技术，并首次应用在50GE/200GE/400GE以太网中，为未来以太网提供了低成本、大带宽的可能。我们期待PAM4能够在所有的高速以太网得到很大的应用和扩展。”PAM4为网络互通提供了长期延续性的解决方案。

目前，50GE/200GE/400GE标准都基于相同的56G PAM4技术，共享技术平台，这是下一代以太网的方向。PAM4是一种调制技术，在2015年应用在50GE/200GE/400GE以太网标准中，此前用4个25GE实现100GE则是采用NRZ调制技术，两个调制技术最大的不同是PAM4是四电平光信号，而NRA是两电平光信号，单通道效率翻倍。

“PAM4技术还可以应用到不同的物理介质中。”John说，“比如在电接口中会把芯片连接在一起，或者连接芯片和光模块。还可以应用在基于电缆的背板、多模光纤、并行光纤以及单模光纤中。”据John介绍，目前，单模光纤传输距离在2~10公里，现在我们正在讨论，进一步把它扩展到40公里或者到80公里的可能。

在带宽能力提高的同时，以太网的新技术发展方向是基于接口通道化实现网络分片的灵活以太网（Flexible Ethernet），这种能力可以针对未来5G做网络承载。

在运营商网络中灵活以太网可以提供网络分片、子接口隔离等功能，支持基于业务体验的未来网络架构。可以实现带宽按需分配，通过专用硬管道来保证服务质量和安全，提供低延时解决方案，同时与SDN技术的融合，支撑未来的VR、5G等业务发展。

“基于灵活以太网技术，我们可以创造一个链路，把多个接口组合在一起，以更高的速度运行，提供大带宽。”John表示。

例如200GE可以是两个100GE链路的捆绑，用灵活以太网技术，可以实现按需定制带宽。通过灵活以太网的通道化功能实现分片，可以提供25GE、50GE、75GE等不同带宽。在大型网络应用中，灵活以太网能够更灵活地分配带宽、进行分片，同时能够进一步保证服务的质量与安全，并提供低延时的解决方案。“我们也可以很好的把它跟SDN技术相结合，在实际的网络中构建一种端到端的硬管道。”

以太网具有的广泛生态系统，随着以太网成本的压倒性优势，应用场景越来越广阔 。据预测，基于以太网的网络占现有网络（包括运营商网络、数据中心、园区网、高性能计算、家庭网络等）70%%以上的应用。

以太网技术不仅仅应用在数据中心，还应用在航空、交通、医疗和工业中，这也是未来网络的场景。John说：“我们要合力打造一个网络，将电信服务提供商、系统供应商、硅晶片、芯片、光模块，以及测试等等，所有这些都要组合在一起。以太网联盟也正在联合不同的供应商在互操作性方面，进行广泛的互联互通，推动产业的发展。”