虽然早在2002 年，IEEE 正式推出有关万兆以太网802.3ae的标准，但是，由于成本和技术等方面的原因，万兆以太网的应用规模较小。最近，许多国内厂商纷纷推出万兆以太网产品，同时，应用的需求也越来越旺盛。例如，仅华为3Com公司2004年2～3月就签订了十多个万兆以太网产品的合同，用户包括高校和税务等行业。下面分析万兆以太网的技术和应用的最新进展。
　　
　　交叉棒结构提升性能
　　
　　从高端交换机和高端路由器的发展来看，共出现了4种交换网络形式：第一种是总线交换；第二种是环形交换；第三种是共享内存交换；第四种是交叉棒（Crossbar）交换。其中交叉棒交换结构是业界公认的用于构建大容量系统的首选交换网络结构。前面三种交换结构都是某种程度上的共享带宽：总线交换共享背板总线带宽，环形交换共享环形总线带宽，共享内存交换共享RAM 带宽。而交叉棒结构的交换网完全突破了这种限制，在交换网络内部没有带宽的瓶颈，不会因为带宽资源不够而产生阻塞。交叉棒结构的交换网采用了一种矩阵结构实现了无阻塞交换，如图1 所示。
　　从图中可以看出，交叉棒交换网络在数据平面没有任何瓶颈。因此交叉棒交换网的扩展能力非常强，交换容量可以很大，基本不受硬件条件限制，目前单颗芯片交换能力在256Gbps～700Gbps 之间，多颗芯片可以构建T级乃至几十T 的大型交换网络，足以满足当前和未来几年网络对交换容量的需求，并且随着硬件集成技术的进步，单颗交叉棒芯片支持的容量会更大。交叉棒交换结构的大容量和强大的扩容能力正是高端设备首选这种结构的原因，这种交换结构极大地提高了高端设备的容量和未来的扩展能力。并且交叉棒交换结构具有良好的QoS保障机制，如仲裁、低时延和按端口按优先级的流控功能等。值得一提的是与共享缓存相比，交叉棒的交换时延几乎可以忽略不计。
　　华为3Com新推出的Quidway S8500万兆以太网交换机就采用了交叉棒交换矩阵做为核心交换网，使整机交换容量达到720Gbps，并且具有可平滑扩容到1.44Tbps，乃至2.88Tbps的能力。线卡内部采用共享缓存交换结构，提高了系统吸收突发的能力，从而可以平滑网络流量，减少因突发引起的数据丢失。
　　Quidway S8500交换网络支持复杂的流控反压机制，从任何一个交换网端口到另外任何一个交换网端口有多达8 个队列，可有效地避免头阻塞，避免系统因局部阻塞导致的整个系统阻塞，并且可以保证优先级高的数据得到优先处理，提高整个系统的QoS 指标。Quidway S8500 交换网基于可变长度信元（Cell）交换，信元的长度范围是4～64 字节。信元交换与包（Packet）交换相比，因为信元的长度远小于包的长度，所以信元交换能以更小的粒度减小数据流的抖动，提高系统流量的均匀性，从而提高系统的QoS，同时避免了短包等长包的现象。一般基于信元的交换网都是定长交换，这种交换会产生N+1问题。而Quidway S8500 通过采用变长信元技术巧妙地解决了这个问题。在Quidway S8500 的交换网络中，信元的长度的范围是4～64 字节，变化的粒度是4字节，即信元的长度可以是4、8、12、16⋯⋯ 64字节。例如，一个长度为262 字节的数据包会被拆分成5 个信元，Cell0 ＝ Cell1 ＝ Cell2 ＝ Cell3 ＝ 64 字节，Cell4 ＝ 8字节。因此最后一个信元可以根据实际情况选择最佳长度，这样就有效避免了N+1 问题。
　　因此，Quidway S8500 的交换体系架构是以交叉棒为核心，以共享缓存为补充的分布式交换网络。这种体系架构使Quidway S8500 具有大容量、高性能、高可靠性等特点，以及平滑扩容能力。
　　
　　有效服务应用
　　
　　Quidway S8500 交换机为了更好地服务应用，在许多方面的功能都比较突出。
　　1．平滑升级能力
　　Quidway S8500 在设计上充分考虑了未来的平滑升级能力。该产品采用的交叉棒交换网技术具有天然的可扩展性，另外在系统设计上为将来容量升级预留了充足的资源。Quidway S8500的背板带宽是按3.6Tbps设计的，可以在不更换背板的情况下保证系统交换容量从720Gbps升级到1.44Tbps，再到2.88Tbps。系统设计充分考虑了向下兼容能力，所有老的线卡都可以在升级后的系统中工作。所以在容量升级过程中，只需要更换交换网板，而且在升级过程中可以保证不中断业务：先将备用网板换下，然后更换主用网板。升级后的系统支持大容量线卡和所有老线卡。
　　
　　2．全分布式业务处理模式
　　Quidway S8500的业务处理都分布在各线卡上，各线卡协同工作，分别处理。这种处理模式有效地避免了集中式处理的缺陷，能更加稳定可靠地支持大容量数据处理。目前高端设备基本都采取分布式处理模式，只是分布的程度有所不同。Quidway S8500各线卡都包含处理能力强大的包交换引擎，可以线速处理第2 层、IPv4、MPLS/VPN和IPv6 等各种数据包转发，无需中心处理板协助。各线卡都包含一颗高速处理器，可以进行部分协议的处理和预处理工作，有效地降低了中央处理板的负担，提高了系统的处理能力，使整个系统更加健壮和稳定。
　　
　　3．完善的QoS 保障机制
　　Q o S 保障机制在网络运行中是必不可少的。Quidway S8500的QoS机制可以平滑突发，均匀网络流量；充分利用带宽，降低拥塞情况下的丢包率；区分用户优先级，区分时延敏感、抖动敏感、丢失敏感业务流，进行不同处理；控制数据流或端口流量；支持实时流量查看和长期流量统计功能，全面了解设备流量情况。
　　


　　灵活的业务提供能力
　　
　　Quidway S8500 采用了将ASIC 技术和网络处理器（NP）技术融合到一个系统中，使系统具有高性能，低成本的同时，具有灵活的业务提供能力。主要有以下特点。
　　
　　1、多种不同规格线卡
　　Quidway S8500 为客户提供NP 线卡和ASIC 线卡，客户可以根据需要进行选择。不仅如此，还对成熟业务又进行了划分，分为基本业务和扩展业务，提供不同规格的线卡。
　　Quidway S8500有如下几种线卡：（1）基本业务线卡（ASIC），支持L2/L3 交换、ACL和QoS；（2）MPLS/VPN业务线卡（ASIC），基本业务线卡规格；（3）IPv6 业务线卡（ASIC），基本业务线卡规格；（4）NP业务线卡（NP）。上述所有规格和其他业务（NAT/NAPT，Web交换等等）。
　　将所有规格都放到同一种线卡上，使成本高昂，对只需要基本业务的客户来说，得不偿失。即使对同一客户，根据设备的网络位置，需要的业务规格也是不同的。因此Quidway S8500给了用户更大的选择空间，用户可以根据自己的网络情况和业务发展情况选择不同的线卡，如初期可以选择基本业务线卡，当需要提供某种业务时再选配其他高性能线卡。真正做到了按需选择，节省建网成本。
　　
　　2．灵活的业务提供模式。
　　Quidway S8500 支持3 种业务处理模式，下面以MPLS 特性为例进行描述。
　　（1）集中式业务处理模式
　　集中式业务处理就是将需要某种业务处理的数据流定向到能处理这种业务的处理单元去处理。这种模式适用于业务开展初期，业务量比较小的情况下。
　　（2）虚拟机业务处理模式
　　在虚拟机业务处理模式中，可以将整个系统理解成两台设备，一台只能处理基本业务，另一台只能处理MPLS 业务。这种模式适合于业务量比较大的应用。
　　（3）分布式业务处理模式
　　所有的线卡都线速支持MPLS业务，同时也线速支持基本业务特性，因此叫分布式业务处理模式。
　　
　　3、丰富的业务接口
　　Quidway S8500 支持多种业务接口。例如，支持所有类型的以太网接口（百兆/千兆/万兆），并支持丰富的广域网接口（OC-3c、OC-48c、OC-192c、2.5G RPR和10G RPR 等）。
　　
　　应用大有作为
　　


　　随着千兆到桌面的日益普及，万兆以太网技术将会在汇聚层和骨干层广泛应用。从目前网络现状而言，万兆以太网最先应用的场合包括教育行业、数据中心出口和城域网骨干。
　　
　　1．在教育网的应用
　　随着高校多媒体网络教学、数字图书馆等应用的展开，高校校园网将成为万兆以太网的重要应用场合，如图2 所示。利用10GE 高速链路构建校园网的骨干链路和各分校区与本部之间的连接，可实现端到端的以太网访问，进而提高传输效率，有效保证远程多媒体教学和数字图书馆等业务的开展。
　　
　　2．在数据中心出口的应用
　　随着服务器纷纷采用千兆链路连接网络，汇聚这些服务器的上行带宽将逐渐成为业务瓶颈，使用10GE高速链路可为数据中心出口提供充分的带宽保障。
　　
　　3．在城域网的应用
　　随着城域网建设的不断深入，各种内容业务（如流媒体视频应用、多媒体互动游戏）纷纷出现，这些对城域网的带宽提出更高的要求，而传统的SDH、DWDM技术作为骨干存在着网络结构复杂、难于维护和建设成本高等问题。在城域网骨干层部署万兆网络可大大地简化网络结构、降低成本、便于维护，通过端到端以太网打造低成本、高性能和具有丰富业务支持能力的城域网。
　　10GE在城域网中的应用主要有两个方面：（1）直接采用万兆网络取代原来传输链路，作为城域网骨干；（2）通过万兆CWDM接口或城域网接口与城域网的传输设备相连接，充分利用已有的SDH或DWDM骨干传输资源。
　　在企业，万兆以太网也将发挥作用。万兆以太网在企业网的应用上，可以用于楼内局域网骨干的扩展，用于千兆以太网服务器群组的扩展，以及数据中心和园区网高速骨干及交换机互连的扩展需求。
　　万兆以太网技术提供更加丰富的带宽和处理能力，能够有效地节约用户在链路上的投资，并保持以太网一贯的兼容性、简单易用和升级容易的特点。但是，万兆尚处于发展初期，还存在着一些问题和不足：首先，在价格方面，目前一个万兆端口的价格是千兆端口的100倍左右，尤其是在带宽得不到充分利用的情况下，会造成投资的极大浪费；其次，万兆以太网继承了以太网一贯的弱QoS特点，如何进行有保障的区分业务承载的问题仍然没有解决，RPR、MPLS等特性的支持尚不成熟；再有，万兆网络要求设备具有强大的处理能力，而目前业界有些厂商推出的万兆端口并达不到真正的线速处理，带宽优势大打折扣。
　　针对上述问题以及目前网络带宽需求不太迫切的现状，建议网络建设侧重业务和性价比，网络核心仍采用千兆捆绑（Trunk）等方式，当万兆以太网在技术和成本方面得到重大进步之后，再平滑升级至万兆网络。