集成式分組和光路由設(shè)備POE架構(gòu)和應(yīng)用

摘要：在一個(gè)寬帶業(yè)務(wù)快速增長的假定環(huán)境中，那些集成了彈性DWDM系統(tǒng)且具有分布式IP/MPLS處理能力的創(chuàng)新城域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將為已有的服務(wù)供應(yīng)商們提供前所未有的成本效益、彈性和可升級(jí)性。 

1. 引言 

對(duì)所有EMEA（EMEA是歐洲、非洲和中東地區(qū)的縮寫）地區(qū)的服務(wù)提供商而言，城域網(wǎng)絡(luò)都是建立于傳統(tǒng)的以語音為核心的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上，同時(shí)受到與因特網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的強(qiáng)力推動(dòng)。 

在骨干領(lǐng)域，第三層（layer 3）網(wǎng)絡(luò)由一定數(shù)量的高容量POP組成，通過一完整獨(dú)立的傳輸層來完成連接。IP路由和傳輸技術(shù)的演化腳步與流量需求完全一致。人們對(duì)IP和傳輸設(shè)備的整合需求也在增長，在這一過程中，人們希望通過減少在互連節(jié)點(diǎn)或其他公共部分的光接口數(shù)量來有效減少資本開支（Capital Expenditures）。另外，一個(gè)通用的管理系統(tǒng)也將會(huì)節(jié)約大筆運(yùn)營開銷。不過，骨干網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可能不會(huì)在未來數(shù)年內(nèi)獲得根本性的改變。從長遠(yuǎn)的眼光來看，向網(wǎng)絡(luò)平滑引進(jìn)帶有ASON功能的光交叉連接設(shè)備將會(huì)有效改善網(wǎng)絡(luò)效率，同時(shí)對(duì)實(shí)現(xiàn)IP和傳輸網(wǎng)絡(luò)的真正融合也將起到積極的推動(dòng)作用。 

而城域網(wǎng)絡(luò)的演變之路卻與骨干網(wǎng)絡(luò)完全不同。在當(dāng)前，數(shù)據(jù)的傳輸和交換都是基于第一和第二層技術(shù)，而在第三層處理技術(shù)只是在骨干IP POP中有需求（每個(gè)城域網(wǎng)絡(luò)都存在一個(gè)或兩個(gè)IP POP）。與千兆以太網(wǎng)絡(luò)取代ATM和幀中繼趨勢(shì)一樣的是，第一/第二層融合技術(shù)也在取代原有技術(shù)，通過融合，減少了網(wǎng)絡(luò)的資本開支，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也不會(huì)形成改變。這種網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思想導(dǎo)致中心輻射型（hub and spoke）第三層流量模式出現(xiàn)在城域網(wǎng)絡(luò)中，并使那些依賴第二層協(xié)議和IP POP的城域網(wǎng)絡(luò)得到有效升級(jí)。城域網(wǎng)絡(luò)的演變與日益增長寬帶業(yè)務(wù)是密不可分的，這些寬帶業(yè)務(wù)包括端對(duì)端業(yè)務(wù)，基于IP的交互式視頻和語音業(yè)務(wù)，以及存儲(chǔ)和災(zāi)難恢復(fù)業(yè)務(wù)等等。這些業(yè)務(wù)的絕大多數(shù)都需要與位于同一城域網(wǎng)絡(luò)的終端進(jìn)行本地通訊。在這種框架里，人們最感到困惑的是：是否城域網(wǎng)的這種on-going演變趨勢(shì)是最好的途徑，或者還是需求一個(gè)更加激進(jìn)的解決方案。 

在本文中，我們將分析日益增長的寬帶業(yè)務(wù)是如何從城域網(wǎng)絡(luò)中的第三層（layer 3）處理技術(shù)那里受益的。另外，一個(gè)具備分布式layer 3處理能力的城域網(wǎng)絡(luò)也為新興設(shè)備敞開了大門（這里的新興設(shè)備所指是分組和光路由設(shè)備，即POE），在這里IP和傳輸功能無論是從硬件還是軟件的角度來看都是得到有效融合，這種方法將會(huì)確保滿足城域網(wǎng)絡(luò)的特殊需求，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)成本，彈性以及可升級(jí)性產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。 

2、城域網(wǎng)絡(luò)新業(yè)務(wù)和應(yīng)用：對(duì)集成式“分組和光路由設(shè)備（POE）”的需求分析 

傳統(tǒng)城域網(wǎng)絡(luò)是基于SDH/SONET環(huán)路技術(shù)，從本質(zhì)上說，所整理（grooming）和傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)基本是語音業(yè)務(wù)，如果要傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則需要在SDH/SONET環(huán)路上構(gòu)建ATM或FR架構(gòu)。 

隨著新興數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的出現(xiàn)（如基于ADSL的寬帶接入，透明LAN，IP/MPLS VPN，存儲(chǔ)業(yè)務(wù)…….），城域網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求以及用戶對(duì)寬帶接入和波長業(yè)務(wù)的需求都在快速增長。因此，服務(wù)商們很自然地想到了對(duì)城域網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)，最常用的辦法是在傳輸層鋪設(shè)DWDM環(huán)路，來提供高達(dá)32個(gè)波長供傳輸，用千兆以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)第二層處理和IP流量的集合。不過這種架構(gòu)受限于以太協(xié)議的可升級(jí)性（如MAC地址的最大數(shù)量，地理學(xué)虛擬網(wǎng)VLAN的最大數(shù)量，交換機(jī)的最大數(shù)量等），并且不能確保在新興數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)持續(xù)增長的情況下產(chǎn)生一個(gè)具有成本效益的演變方案，比如在每位用戶帶寬，用戶數(shù)以及所捆綁業(yè)務(wù)數(shù)量增長的情況下。事實(shí)上，xDSL技術(shù)將有可能為大部分用戶（在意大利這一比例超過60%）提供超過10Mbit/s獨(dú)享帶寬，而每位用戶在可預(yù)見的未來將需要一攬子捆綁業(yè)務(wù)，如交互式數(shù)據(jù)、語音和視頻業(yè)務(wù)。在此基礎(chǔ)上，商業(yè)市場(chǎng)將需要更高更快的數(shù)據(jù)帶寬，以滿足隨選存儲(chǔ)（storage on-demand），透明VLAN，IP-MPLS VPN業(yè)務(wù)的共同需求，同時(shí)也要滿足日益增長的傳統(tǒng)需求（如wavelength level的電路傳輸量）。 

在這里一些問題變得日益突出，主要是因?yàn)镮P POP內(nèi)部所需的處理容量不斷增加，當(dāng)內(nèi)部POP連接成本超過外部連接成本時(shí)，這些POP就不得不面對(duì)嚴(yán)重的堵塞gridlock局面。 

基于這樣的考慮，當(dāng)前的城域網(wǎng)絡(luò)不得不求發(fā)展，無論是對(duì)那些傳送電路據(jù)業(yè)務(wù)（circuit services）采用SDH或DWDM技術(shù)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)而言，還是對(duì)那些傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的千兆以太網(wǎng)絡(luò)而言都是如此。 

一種較具彈性和可升級(jí)的方法是設(shè)計(jì)出一個(gè)城域核心環(huán)路——這個(gè)環(huán)路要具備以下要點(diǎn)：僅有少量具備IP/MPLS和DWDM功能的節(jié)點(diǎn)組成；通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或環(huán)路連接技術(shù)連接到接入節(jié)點(diǎn)上，使用CWDM和千兆以太技術(shù)。如果采用這種方法，那IP/MPLS處理就要平均分布在城域上，以便在同一時(shí)間提供layer 2業(yè)務(wù)（基于layer 2 over MPLS技術(shù)）。 

為了使城域核心網(wǎng)絡(luò)更具成本效益，應(yīng)用在那些基于環(huán)路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的城域核心網(wǎng)絡(luò)上的新型節(jié)點(diǎn)架構(gòu)已經(jīng)得到業(yè)界的重視，這些新興節(jié)點(diǎn)即是所謂的“分組和光路由設(shè)備（POE）”。 

3、“分組和光路由設(shè)備（POE）”：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)描述 

POE節(jié)點(diǎn)架構(gòu)（參看圖1）是一個(gè)IP/MPLS處理引擎和一個(gè)DWDM傳輸平臺(tái)在硬件和軟件方面的綜合集成。硬件集成的效果就是使資本支出大大降低，主要是因?yàn)楸镜毓饣ミB的配置和處理，加上機(jī)架（chassis），功耗和控制模塊的節(jié)約才引發(fā)出上述效果。而軟件的集成則使網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營成本大大減少，主要原因是采用了統(tǒng)一的控制面（基于GMPLS技術(shù)）和統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。  

 

圖1：POE功能架構(gòu)圖 

為了獲得最大的彈性，人們便賦予了POE管理分組流量和電路流量的雙重能力。分組流量通過IP/MPLS引擎來處理，而電路流量則被G.709轉(zhuǎn)發(fā)器透明傳送。介于DWDM系統(tǒng)和分組/無分組接口之間的彈性交叉點(diǎn)則提供網(wǎng)絡(luò)保護(hù)功能以及完全彈性。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以根據(jù)不同情況配置分組接口（packet interfaces），非分組接口或者兩種接口的混裝接口。 

IP/MPLS引擎的性能可比得上當(dāng)前的骨干Giga路由器。DWDM傳輸平臺(tái)被設(shè)計(jì)用來在一個(gè)200公里的環(huán)路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)里進(jìn)行32 x 10 Gbit/s波長傳輸，這個(gè)DWDM系統(tǒng)也配備了一個(gè)具有8個(gè)波長和光通道保護(hù)功能的OADM。由于集成了可調(diào)ITU-T激光器和可調(diào)OADM，這款DWDM系統(tǒng)具有完全的彈性，通過這些創(chuàng)新和極具成本效益的光器件，這些系統(tǒng)能在使用周期內(nèi)滿足各種未知的新興流量變化。 

4. 結(jié)論 

在本文中，我們描述了城域網(wǎng)絡(luò)在在面對(duì)日益增長的寬帶業(yè)務(wù)時(shí)所進(jìn)行的演化之路。在這些環(huán)境下，將layer 3處理功能分布于城域環(huán)路里的數(shù)個(gè)本地POP上會(huì)獲得一個(gè)可升級(jí)和彈性網(wǎng)絡(luò)，足以應(yīng)付未來業(yè)務(wù)的變化。另外，一個(gè)具備分布式layer 3處理能力的城域網(wǎng)絡(luò)也為新興設(shè)備的應(yīng)用敞開了大門（這里的新興設(shè)備指的是分組和光路由設(shè)備，即POE），這些POE都將IP和傳輸功能集于一身，大大降低了網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng)和運(yùn)營成本，并具有非常好的彈性和可升級(jí)性，非常適合城域網(wǎng)絡(luò)的特殊需求。最后需要說明的是，這種解決方案從新型光器件技術(shù)那里獲益良多，如可調(diào)激光器和ROADM技術(shù)。(