分組移動回程并非二層交換
二層交換的含義
以太網(wǎng)是到目前為止在家庭和辦公室中最常用的協(xié)議。連接非常簡單，只需將電腦接到家庭辦公交換機上，或者辦公室墻壁上的RJ45插座上。為了允許數(shù)據(jù)分組找到其目的地，在數(shù)據(jù)面和控制面背后運行著多種協(xié)議和技術。這些統(tǒng)稱為二層交換或橋接。數(shù)據(jù)面的基本特點包括：
1.基于MAC目的地址和VLAN ID前轉
2.MAC源地址學習與老化
3.未知MAC地址的洪泛
4.組播與廣播
5.VLAN成員集
6.VLAN處理(插入/替換/移除服務標簽和客戶標簽)
端口過濾或隔離
以太網(wǎng)交換設備可以支持以上大多數(shù)功能，而且這些設備廣泛應用于網(wǎng)絡設備中，實現(xiàn)分組交換。網(wǎng)絡設備設計人員都熟悉交換設備以及如何使用。
我們現(xiàn)已進入分組移動回程的時代，運營商正在建設分組交換網(wǎng)絡，用于將分組從基站傳送到RNC。分組與LAN環(huán)境中的交換方式不同，而且標準以太網(wǎng)交換設備未提供充足的功能。分組移動回程的一種常用技術是分組傳輸網(wǎng)絡 (PTN)。本文介紹二層交換和PTN交換之間的幾點明顯區(qū)別。
前轉
標準二層交換機將把一個分組從一個以太網(wǎng)端口前轉到另一個。交換在物理端口間進行。
網(wǎng)絡邊緣的PTN交換機有兩個方面，分別是用戶接口和網(wǎng)絡接口。用戶接口連接以太網(wǎng)端口上的用戶流量。網(wǎng)絡接口通過偽線 (PW) 和隧道(即LSP)與網(wǎng)絡設備連接。許多PW通向同一個LSP，而許多LSP可能通向同一個物理端口。分組在用戶端口間交換，或者在用戶端口和PW間交換。盡管前轉方法與二層交換機相似，但PTN增加了一個新的維度，即虛擬PW端口。
封裝
在二層交換中，分組格式通常保持不變。大多數(shù)分組編輯工作僅在VLAN字段中進行。入站和出站分組可以攜帶0、1或2個VLAN。VLAN處理規(guī)則必須足夠靈活，以處理任意組合。
對于PTN交換，用戶分組在交換到PW端口后必須封裝到PW有效荷載中。PW分組可以有非常復雜的格式，包括外部二層頭、外部VLAN、LSP標記、PW標記、控制字和內(nèi)部MAC或IP幀。交換機需要首先分類外部二層頭和標記，以識別PW以及PW標記的協(xié)議。之后，內(nèi)部幀(以太網(wǎng)或IP)才可以被提取或前轉。這種MAC-MPLS-MAC格式對分組處理提出了一個嚴峻的挑戰(zhàn)。有些功能(例如分類)需要利用兩次，第一次用于外部MAC，然后用于內(nèi)部MAC。有些基于管道的架構可能難以滿足這些要求。
前轉表
二層交換機使用MAC目的地址和VLAN搜索前轉表。一般情況下，一臺二層交換機只有一個表。
PTN交換機需要多個前轉表才能支持多個用戶。搜索將分兩步進行。第一步是識別前轉表，而第二步是定位表中的前轉規(guī)則。
保護
以太網(wǎng)的性質(zhì)是“盡力而為”，因此，保護并不是需要關注的問題。這對LAN環(huán)境已經(jīng)足夠好，但對于運營商網(wǎng)絡絕對不夠。運營商習慣于享受到SONET/SDH中的APS(自動保護交換)支持能力，并將這一想法運用到PTN。
首先，PW和LSP需要1:1和1+1保護。在主PW出現(xiàn)故障時，該PW中的所有流量需要在50毫秒內(nèi)切換到備用PW。與此相似，在主LSP出現(xiàn)故障時，該LSP中的所有PW將在50毫秒內(nèi)切換到備用LSP。然后，環(huán)網(wǎng)保護要求環(huán)網(wǎng)上的所有流量在環(huán)網(wǎng)出現(xiàn)故障時重新路由。對于網(wǎng)狀網(wǎng)絡技術，快速重路由 (FRR) 也是一種保護機制，用于保證在鏈路故障時的快速恢復。
所有這些保護機制都要求數(shù)據(jù)面檢查保護狀態(tài)，并且做出前轉決策。1+1保護狀態(tài)下需要分組復制。CPU干預應完全避免，或者盡量保持最低水平。這對數(shù)據(jù)路徑的設計提出了挑戰(zhàn)。
OAM
與保護一樣，OAM是傳統(tǒng)二層交換忽略的另一個方面，而從運營商角度講，這是一項必須的功能。PW和LSP級都需要CFM和PM，目的是支持APS，并保證遵守服務等級協(xié)議 (SLA)。連接檢查 (CC) 是檢測任何故障和觸發(fā)APS的關鍵。延遲和損耗測量是滿足SLA的重要證據(jù)。
過去，OAM功能可與數(shù)據(jù)面處理分開，并單獨處理。現(xiàn)在的趨勢是，OAM越來越與數(shù)據(jù)面整合。例如，CC分組應盡可能多地實現(xiàn)最短的故障檢測時間。但是，更高的分組速率要求更高的性能支持，因此最好在數(shù)據(jù)面處理CCM。延遲測量(DM) 要求硬件能夠插入時間戳。損耗測量 (LM) 利用數(shù)據(jù)路徑統(tǒng)計結果。將DM和LM集成到數(shù)據(jù)面設計中具有重要意義，而這對數(shù)據(jù)面處理器提出了新的要求。
二層和三層
過去，交換機進行二層前轉，而路由器進行三層前轉。這些是不同的裝置和設備，并用在不同的網(wǎng)絡中。
PTN成為一個服務類型。運營商當然希望在同一個分組網(wǎng)絡同時支持二層和三層服務。因此，來自用戶接口的以太網(wǎng)和IP網(wǎng)絡流量將通過PTN接受和傳輸。由于這個原因，PTN交換機需要能夠提供二層和三層服務。對于二層服務，它將基于前轉數(shù)據(jù)庫把以太網(wǎng)分組交換到PW。對于三層服務，它將根據(jù)路由表把IP分組路由給PW。處理二層交換和三層路由的能力是一個巨大差異。
水平分割
眾所周知，PTN交換機將在用戶端口和PW之間進行分組交換。通常，這必須遵守一些額外的前轉規(guī)則。例如，在網(wǎng)狀網(wǎng)絡中不允許兩個PW之間的前轉。另外，從一個用戶端口組向另一個用戶端口組的前轉也不允許。這種基于PW或端口的前轉規(guī)則是水平分割的基礎。
服務質(zhì)量
服務質(zhì)量是一套特性，用于增強對SLA的遵從。它可能包括：策略、整型、日程安排、流量管理、擁塞控制、評論，簡言之，與二層交換機相比，PTN交換機要求更全面、更先進的服務質(zhì)量特性。
同步
除了數(shù)據(jù)外，運營商還希望將時間信息傳輸給基站。時間信息可能是頻率、階段或者一天內(nèi)的時間。IEEE 1588協(xié)議是實現(xiàn)這一目的的良好備選協(xié)議。然而，IEEE 1588的成功在很大程度上依賴于分組網(wǎng)絡本身，尤其是網(wǎng)絡延時變化。如果1588分組遇到過多的延時變化或者不對稱延時，它就不可能從1588分組中恢復準確的時間信息。解決這個問題的方法有兩種：
(1) 設計網(wǎng)絡時說延時變化保持極小的水平
(2) 在每個網(wǎng)絡節(jié)點上支持透明時鐘，這樣，通過網(wǎng)絡的延時是已知的，而且可以補償。
在許多情況下，第2個選項更容易實現(xiàn)，這使得PTN對于支持透明時鐘的要求降低。從硬件角度講，交換機需要計算交換機中1588分組的等待時間，從分組頭的一個專用字段中讀取一個數(shù)值，將等待時間加到該值中，并寫回分組中。所有這些都在分組傳輸?shù)倪^程中進行。
結論
我們已經(jīng)討論了二層交換和PTN交換，并從特性和功能方面確定了許多關鍵區(qū)別。二者之間還有許多區(qū)別。二層交換機已經(jīng)成熟，并且被網(wǎng)絡設備設計人員所熟知。PTN交換機是一種針對分組移動回程的新興技術，具有光明的前景。盡管兩者都基于分組交換，但區(qū)別也很明顯。PTN交換機可以視為一個超集，它基本包含二層交換機的所有功能，但也增加了更多的功能。
分組移動回程這方面，運營商不僅需要二層交換。它們還需要更強大、更靈活的數(shù)據(jù)面處理器，以滿足這些要求。由于PTN和其它技術仍是新技術，而且許多協(xié)議和標準尚未完全得到認可，因此，選擇可編程、可升級的數(shù)據(jù)面解決方案非常重要。
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