通過扁平化網(wǎng)絡拓撲構建下一代接入點

以前服務提供商的網(wǎng)絡采用的是依賴于接入層、邊緣層和核心層的分層拓撲結構。這種拓撲結構通常很有必要，因為當時的路由器分布密度低，壽命期也只有兩年。

　　盡管分層提供了一種模塊化設計方法，但在接入點(PoP)中太多的特殊性占用了很大部分昂貴的PoP內(nèi)網(wǎng)連接端口，擠占了可能承載產(chǎn)生收入的信息流的WAN端口，從而增加互連復雜性和代價，并導致維護、配置和運行方面的挑戰(zhàn)。

　　圖1顯示了傳統(tǒng)的分層PoP。服務提供商已經(jīng)部署了冗余路由器來提高可用性。

　　在圖1中，路由器根據(jù)他們所扮演的核心、匯聚和邊緣設備的角色分別布置在各自的層內(nèi)。通過增加額外路由器可以調(diào)整每個層的容量，其代價是增加了環(huán)繞各層的互聯(lián)鏈路。每一層的路由器都具有某種專用的功能，因此管理這些路由器可能要求獨特的配置和任務。

　　以這種方式增加設備可以提高彈性，但是冗余系統(tǒng)之間的交叉連接可能會減少產(chǎn)生收入的端口。分層架構越來越高的復雜性以及帶寬密集、高性能應用的部署正在將這種傳統(tǒng)的拓撲結構推向極限。

　　提供商需要在邊緣網(wǎng)絡中有效地提供一系列可贏利的IP業(yè)務，以增加ARPU值(單位用戶的平均收入)。但由于配置和管理多個物理上新增的路由器來運行新業(yè)務所需的投資成本越來越高，因此對嚴格分層的PoP來說很難提高贏利能力。

　　為了處理客戶服務等級協(xié)議并確保高的可用性，服務提供商通常利用多個PoP位置來構建巨大的網(wǎng)絡。為了提供服務質(zhì)量和性能等級以及保持網(wǎng)絡的可維護性，簡化的設計能夠更方便地創(chuàng)建具有更高可用性和靈活性的彈性網(wǎng)絡。由于PoP它們本身會趨于統(tǒng)一，因此整個骨干網(wǎng)絡可得到簡化。

　　利用那些接口類型最豐富(銅和光接口)的高密度、靈活路由器，服務提供商可以扁平化傳統(tǒng)的多層網(wǎng)絡拓撲(圖2)，同時依靠產(chǎn)品和服務的差異化在市場中樹立競爭優(yōu)勢。

　　邊緣、匯聚和核心層整合后允許在網(wǎng)絡中使用更少的路由器，對應地降低資金和運營開銷。服務也更容易提供，因為需要配置的業(yè)務節(jié)點更少了。

　　圖1：傳統(tǒng)的層次化PoP

圖2：扁平化的核心替代方案

　　PoP扁平化對路由器的要求

　　為建立扁平化的PoP架構，路由器最好具備以下一些功能：

　　1. 核心路由器中的IP業(yè)務功能

　　2. 豐富的接口類型

　　3. 密度和高可用性

　　4. 物理和邏輯上的可擴展性

　　5. 可維護性和可靠性

　　核心路由器中的邊緣功能

　　一般來說，邊緣和核心路由器的要求是不同的。核心IP/MPLS路由器傾向于扮演較簡單的角色；主要考慮的是直接轉(zhuǎn)發(fā)速度，而大多數(shù)服務創(chuàng)建和其它形式的網(wǎng)絡智能都將來自網(wǎng)絡邊緣。

　　盡管核心路由器也牽涉到流量工程判決、解釋QoS標記、基于過濾的轉(zhuǎn)發(fā)1和很多其他流量處理功能，但多業(yè)務邊緣路由器允許提供商將多種不同的 ATM和幀中繼網(wǎng)絡統(tǒng)一到單個IP/MPLS基礎架構之上，同時利用領先的IP業(yè)務產(chǎn)生新的收入。

　　必要功能包括業(yè)務的匯聚和分配。

　　這些邊緣路由器需要支持配置各種第二層和第三層業(yè)務。它們也可能需要在MPLS網(wǎng)絡上仿真ATM和幀中繼業(yè)務，或者以太網(wǎng)業(yè)務。因此邊緣路由器需要很多種接口類型，而且電路和中繼接口都需要。

　　圖3給出了服務提供商期望的邊緣和核心功能的差異。

圖3：路由器的邊緣和核心功能

　　業(yè)務提供商和其他運營商越來越意識到，為了以可預測的方式擴展和構建他們的PoP設計，它們需要功能上的重疊。例如，IP邊緣功能在表中是作為核心路由器的要求列出的，而QoS要求是核心和邊緣路由器都需要的。

　　豐富的接口類型

　　為了進一步統(tǒng)一功能，關于邊緣路由器只需要某類接口、核心路由器需要其他接口的舊規(guī)則必須重新加以修訂。通常認為核心路由器只需要實現(xiàn)大的光接口，不需要高密度、低容量的接口。實際上，這種限制導致了核心路由器缺乏靈活性，并很快被淘汰。

　　密度和高可用性

　　帶靈活接口的高密度路由器可以在不增加系統(tǒng)的情況下提高網(wǎng)絡容量，因此可以減少設備數(shù)量，并使網(wǎng)絡更加簡單和穩(wěn)定，降低了投入和運營成本。

　　更大的密度可以使單一系統(tǒng)具有更多的端口，從而有利于減少跳數(shù)，降低整個設備的延時。在更大的系統(tǒng)級密度條件下，服務提供商可以在不影響網(wǎng)絡拓撲的情況下增加新的用戶。

　　然而，只有在足夠高彈性下，更大密度的這些好處才不會因為網(wǎng)絡宕機而抵消。為避免災難性的故障，以及滿足服務等級要求，路由器必須消除單一的故障點。像分開控制和數(shù)據(jù)平面這樣的系統(tǒng)級功能以及模塊化操作軟件可以通過隔離進程和流量來避免攻擊。把包括管理在內(nèi)的各個功能分配給不同的處理器可以使系統(tǒng)自己免遭攻擊。

　　可擴展性

　　在統(tǒng)一PoP中的可擴展性問題僅是提供更高的密度，并在軟件中支持邊緣功能。這些功能通常比核心功能更復雜，在很多核心路由器中并未得到很好的支持。

　　跨平臺共享-復用接口的能力提供了升級的靈活性，保護了初期投資。這是隨著網(wǎng)絡流量負載的增加允許可預測成本增長的一部分。

　　最后，有一種相對比較新的功能，稱為邏輯路由，被提供商有效地用來擴展通常順著互聯(lián)網(wǎng)、VoIP或VPN流量這樣的功能線的路由資源。

　　關于可擴展性的其他考慮包括：

　　純升級路徑：接口模塊化

　　隨著流量等級的提高，運營商需要能夠在不中斷網(wǎng)絡服務的條件下對網(wǎng)絡基礎架構進行升級。擴展現(xiàn)有的路由器和復用接口可以大大降低升級PoP中的基礎架構帶來的影響。在升級運營商產(chǎn)品環(huán)境中的軟硬件時需要不間斷路由(NSR)在線軟件升級(ISSU)功能，特別是在骨干網(wǎng)絡中，因為這些網(wǎng)絡環(huán)境要求提供電信級服務質(zhì)量的網(wǎng)絡可靠性和可用性。

　　虛擬化：邏輯路由器

　　邏輯路由允許服務提供商將單個物理路由器劃分成多個邏輯路由器，其中每個邏輯路由器執(zhí)行獨立的路由任務。這樣能確保向那些希望分開不同用戶流量或流量類型的運營商提供安全性和完整性。邏輯路由的靈活性還能增強和調(diào)整他們網(wǎng)絡的運作，使網(wǎng)絡在不部署額外物理路由器的情況下就能提供不同的服務。

　　有了邏輯路由器后，服務提供商可以通過將網(wǎng)絡層次統(tǒng)一到單個高度可用的路由器，或通過多機箱路由器調(diào)整中型到大型PoP中的業(yè)務提供，來更好地管理他們的設備投資計劃。此外，通過更好的資產(chǎn)分配，改善網(wǎng)絡邊緣的增長管理模式以及降低物理網(wǎng)絡拓撲的復雜性，邏輯路由器還可以減少運營開支。