新興的IP骨干網(wǎng)

2019-11-04 20:46:01

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供稿：網(wǎng)友

　　網(wǎng)絡服務供給商面臨著成本危機
　　
　　當前，Internet正在從一個單一的“盡力而為”方式的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡轉(zhuǎn)變成為具有全球性戰(zhàn)略意義的ip傳輸基礎構架。而同時，正如許多專家在NGN2002大會中指出的，網(wǎng)絡服務供給商正面臨著“成本危機”。一方面，維持傳統(tǒng)業(yè)務提供的運營成本保持不變但傳統(tǒng)業(yè)務所帶來的利潤卻在下降；另一方面，提供新興業(yè)務的成本也大大高于這些業(yè)務目前所能產(chǎn)生的利潤。這一“成本危機”主要來自于運營多個并行的網(wǎng)絡的復雜性，以及在這些分離的網(wǎng)絡中層疊或重復的網(wǎng)絡設備引發(fā)的復雜性和高昂運營成本。
　　
　　為此，網(wǎng)絡服務供給商需要簡化網(wǎng)絡結構以降低復雜性，這實質(zhì)上要求網(wǎng)絡服務供給商從現(xiàn)有的多層次的，多網(wǎng)絡并存的網(wǎng)絡結構轉(zhuǎn)向一個高可用性的單一骨干網(wǎng)。這一新興的IP骨干將是一個兩層的網(wǎng)絡，包括底層的光纖傳輸層與上層的智能化包交換層。
　　
　　在這一進化過程中，IP/MPLS交換將是其中的要害性核心技術。IP/MPLS技術可以為IP骨干網(wǎng)提供高可用性，端口可擴展性以及其它有利于多種業(yè)務綜合提供所必需的要害特性。CHIARO公司的ENSTARA路由平臺則是新一代路由平臺中首先滿足上述要求的路由平臺。
　　
　　對新一代IP基礎設施的需求
　　
　　傳統(tǒng)的IP骨干網(wǎng)是建立于多層次的網(wǎng)絡結構基礎之上的，包括底層的物理媒介層，基于TDM，ATM或楨中繼技術的鏈路層以及基于IP傳輸?shù)木W(wǎng)絡層。具體來說，Internet服務供給商（ISP）通過路由器向用戶提供接入服務，而路由器又是通過核心網(wǎng)絡中的ATM或楨中繼交換機形成互聯(lián)，而廣域范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸又是利用了底層的SONET ADM，數(shù)字交叉連接系統(tǒng)或DWDM系統(tǒng)。這種不同網(wǎng)絡技術的層疊模型為骨干網(wǎng)絡引入了不必要的冗余與復雜性，這成為高昂運營成本的主要來源。在圖1中，左邊顯示了傳統(tǒng)的多層次網(wǎng)絡模型，而右邊則顯示了簡化的結構。
　　
　　新興的IP骨干網(wǎng)可以通過兩種途徑來簡化網(wǎng)絡結構。首先，通過新型的IP路由交換設備可以在單一設備上實現(xiàn)以往多種設備的功能，從而將多層次的網(wǎng)絡簡化為兩層的結構：包交換層與傳輸層。其次，網(wǎng)絡服務供給商現(xiàn)有的多個并存的網(wǎng)絡將被一個能提供多種業(yè)務的單一包交換核心網(wǎng)絡所替代。采用了MPLS技術的新一代虛擬專用網(wǎng)（VPN），如基于IETF標準草案martini-draft的二層MPLS VPN或基于IETF標準草案RFC2547的三層VPN（或稱BGP/MPLS VPN）則為IP/MPLS骨干網(wǎng)絡提供了支持如數(shù)據(jù)，話音，視頻等多種業(yè)務的技術工具。這樣，基于VPN的概念則可以在單一的IP/MPLS骨干上為楨中繼，ATM，IP交換分別建立獨立的VPN來滿足各自業(yè)務需求。同樣，其它的一些新型業(yè)務，如基于MPLS的服務供給商VPN，Ethernet傳輸，TDM仿真以及IP上的話音業(yè)務等均可以通過建立獨立的VPN來方便的實現(xiàn)，如圖2中所示。
　　　新興的IP骨干網(wǎng)（圖一）

　　圖1 多層次網(wǎng)絡模型與簡化模型之比較
　　　新興的IP骨干網(wǎng)（圖二）

　　圖2 通過VPN在單一的骨干網(wǎng)上實現(xiàn)多業(yè)務支持
　　
　　網(wǎng)絡流量增長的驅(qū)動力
　　
　　Internet上的數(shù)據(jù)流量繼續(xù)以每年翻一番的速度增長，這種爆炸性的增長是業(yè)界所未能預期到的。而隨著諸多新型業(yè)務如視頻點播，視頻會議以及移動IP業(yè)務的迅速發(fā)展，顯而易見，當前的Internet正在從基本的網(wǎng)絡接入手段向具有戰(zhàn)略性意義的IP基礎設施進化。
　　
　　簡化的網(wǎng)絡結構與統(tǒng)一的業(yè)務提供平臺也是帶動網(wǎng)絡流量增長的驅(qū)動力之一。通過簡化后的兩層網(wǎng)絡結構，以往的多個不同網(wǎng)絡可以被統(tǒng)一到一個單一的骨干上來，而隨著多種業(yè)務統(tǒng)一到這一單一的骨干網(wǎng)，其上所承載的業(yè)務流量顯然會大大增長。
　　
　　最后，隨著通訊業(yè)界的周期性整合，一個趨勢已越來越明顯的顯現(xiàn)出來：即只有少數(shù)幾個大型的網(wǎng)絡能夠得以在日益激烈的競爭中存活下來，而大部分網(wǎng)絡流量也將在這幾個網(wǎng)絡上進行傳輸。所以，這幾個網(wǎng)絡上的流量也必將極大的增長。
　　
　　當前的POP結構訖需改變
　　
　　當前的骨干網(wǎng)絡是由分布于各地的PoP（Point of PResence）及其相互之間的連接構成的。大多數(shù)的大型網(wǎng)絡運營商都治理著25到40個骨干PoP，小型的PoP通過接入網(wǎng)絡連接到這些骨干PoP上，從而實現(xiàn)廣域范圍內(nèi)的網(wǎng)絡覆蓋。當前的PoP通常由核心路由器，集線設備與接入設備組成，如圖3所示。
　　　新興的IP骨干網(wǎng)（圖三）

　　圖3 當前的典型PoP結構
　　
　　通常，為了提高網(wǎng)絡服務的可靠性，PoP中為核心路由器配置了重復備份。這樣，當一個核心路由器由于故障，軟件升級或因其它維護的需要而中斷運行時，備份的冗余設備可以承擔必要的服務以保證無中斷的業(yè)務提供。在網(wǎng)絡流量增加而超出了現(xiàn)有路由器的承載能力時，就需要增加更多的路由器。而為了實現(xiàn)備份冗余，則需要占用路由器上的部分端口與傳輸容量以在路由器之間建立互聯(lián)，這就減少了實際可以進行業(yè)務提供的路由器資源。
　　
　　網(wǎng)絡運營商通常會隔兩三年就進行一次路由器升級，升級后的路由器承載能力大大提高，從而就減少了PoP中的路由器數(shù)量以及相互連接所占用的資源。但這樣所需要的投入是相當大的，提高了網(wǎng)絡運營與維護的成本。而同時，對網(wǎng)絡承載能力的要求越來越高，已大大超出了路由器能力提高的速度。
　　
　　為了支持新興的骨干網(wǎng)絡，解決當前網(wǎng)絡服務供給商的成本危機問題，當前的PoP結構面臨著幾個挑戰(zhàn)：
　　
　　1 多層次的，具有冗余的路由器系統(tǒng)結構在網(wǎng)絡擴展時難以提供很好的性能價格比。這樣建立的PoP具有多個垂直層次的路由器以支持多種網(wǎng)絡功能，而又具有多個水平層次以提供網(wǎng)絡冗余。這些路由實體之間互聯(lián)的成本非常高，而且在網(wǎng)絡中節(jié)點增多時成本也隨之增加。據(jù)估計，PoP的路由器上40%的端口都被用于路由器之間的互聯(lián)而無法參與能產(chǎn)生利潤的業(yè)務提供。
　　
　　2 當前的路由器可擴展性差。一方面，核心路由器上的端口數(shù)目有限，而另一方面，PoP中的多層次網(wǎng)狀結構又需要占用寶貴的端口資源用于路由器之間的連接。在大型的PoP中，高達70%的端口被用于路由器互連。
　　
　　3 當前的路由體系難以實現(xiàn)高可用性網(wǎng)絡。隨著多種網(wǎng)絡向單一核心網(wǎng)絡的匯聚，其上也將承載越來越多的高利潤率或要害性應用業(yè)務，對網(wǎng)絡可用性要求也越來越高。當前的多網(wǎng)絡并存系統(tǒng)由于存在著多種網(wǎng)絡技術，難以達到很高的整體可用性。而簡化后的兩層網(wǎng)絡結構則有利于提高可用性，達到99。999%的可用性指標。
　　
　　在路由器出現(xiàn)故障或在對其的維護過程中，往往需要路由器控制部件重啟動或從工作部件切換到備份部件，在這期間，路由器無法完成正常的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。當路由器重啟動時，路由器上運行的路由協(xié)議會話也隨之重啟動，隨后，還將需要長達30分鐘的時間以與相鄰的路由器重新達到同步。這意味著在長達30分鐘的時間里路由器都將無法執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的功能，這就增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r并降低了數(shù)據(jù)包通過率，從而為服務級別約定（SLA）中的要害性能產(chǎn)生了負面影響。99。999%的可用性意味著在一年中不超過5。25分鐘網(wǎng)絡服務中斷時間，而上述的問題出現(xiàn)一次都將破壞99。999%的可用性承諾，為服務供給商帶來利潤與用戶滿足度方面的巨大損失。
　　
　　網(wǎng)絡中的備份冗余設備可以提高網(wǎng)絡的可靠性，但在從出現(xiàn)故障的路由器切換到備份路由器的過程中仍將有部分時間無法提供網(wǎng)絡服務，這不能完全避免“成本危機”的問題。為了能真正解決這儀問題，就需要一個全新的IP路由平臺來實現(xiàn)全球IP基礎設施的架構。
　　
　　ENSTARA—新一代IP平臺解決方案
　　
　　為了提供最優(yōu)性能價格比的IP骨干基礎設施，則需要一個新型的IP路由平臺。這一平臺應該具有更長的生命周期，更少的資本要求，更高的網(wǎng)絡可用性并能更方便于新業(yè)務提供。CHIARO公司的高端路由平臺—ENSTARA則是為滿足上述各種要求而專門設計開發(fā)的。
　　
　　節(jié)約投資
　　
　　節(jié)約網(wǎng)絡運營投入的一個要害在于路由器自身的良好可擴展能力，這指的是當網(wǎng)絡中需要更高的傳輸容量時，可以在保持原有的設備運行的同時引入新的，端口密度更高的路由器，而不是完全以新型設備代替所有的原有設備。長期以來，路由器的傳輸能力及端口數(shù)量是有限的，而通過基于光纖陣列組“Optical Phase Array--OPA”技術的光纖交換核心，CHIAOR公司的ENSTARA路由平臺提供了可擴展的傳輸能力及端口數(shù)量。ENSTARA路由平臺可以根據(jù)需要連接多個光纖交換核心以提高傳輸能力，并且可以通過簡單的星型結構的拓撲實現(xiàn)多個交換接口架到光纖交換核心的靈活連接，從而完成端口數(shù)量的擴展。
　　
　　網(wǎng)絡設備的靈活結構使得正在使用的設備也可以充分利用新的技術進展。在ENSTARA路由平臺中，具有更高端口密度，更高傳輸速度以及更多新功能的接口架可以被方便的增加到已投入運行的路由設備進行逐步的容量或功能上的擴展。
　　
　　高可靠性
　　
　　電信級的網(wǎng)絡基礎設施結構的實現(xiàn)需要從網(wǎng)絡的底層作起。為了達到99。999%的可用性要求，就需要在網(wǎng)絡設備的每一個要害性元部件實現(xiàn)冗余保護，而不僅僅是限于電源或風扇。基于CHIARO的“全狀態(tài)確保路由”（STAR）技術，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡設備的服務功能在出現(xiàn)設備故障，路由協(xié)議故障，軟件故障以及軟件升級或容量擴展等運營維護的過程中均不受影響。
　　
　　高可靠性的設備大大改變了網(wǎng)絡建設的思路，即不再需要投入備份的路由器而僅需要投入一個高可靠的ENSTARA路由器，在保證網(wǎng)絡可用性要求的同時實現(xiàn)高達75%的成本節(jié)約。
　　
　　靈活性

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