寬帶IP新思路

2019-11-04 20:47:37

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供稿：網友

　　隨著ATM、千兆以太網、Cable Modem、xDSL等骨干網和接入網技術的推出，寬帶ip業務開始啟動。但基于現行的三層網絡技術并不能非常好地解決寬帶IP業務帶來的高數據量的沖擊。在不斷提高底層傳輸速率和數據包處理能力的同時，還需要通過在高層（信息層）的配合，才能在短期內將寬帶IP業務普及到家庭。
　　寬帶業務面臨的問題
　　千兆路由技術所提倡的“胖通道”非常有效地改善了現有的帶寬問題，但“胖通道”觀念同時也衍生出了另一個問題——“鴉片效應”。帶寬的增加會提高數據包的流量，當需傳輸的數據包流量小于帶寬容量時，網絡不會產生堵塞，相關的流量控制和處理當然也就沒有必要了。但這種簡單地依靠高帶寬容量的方式會造成“水漲船高”的現象——只要數據包的流量一放大，就需要更大的帶寬容量，如同吸食鴉片必須不斷地提高劑量才能滿足需求一樣，一旦設備達到極限速率，便無法滿足流量需求。正是這層原因，使得ATM的擁戴者始終認為，有效的流量控制和處理才是解決之道。那么，假如我們現在開展寬帶業務，該如何確定需要多大的帶寬以及設備可以支持多大的轉發能力呢？
　　首先需要知道的是人機交互速率。筆者這里粗略地將其估計為8Mbps，內容上包括文字、圖片、音視頻、3D場景等。按照現有的Internet上網規模，基于8Mpbs（有效速率）用戶訪問速率可以推算出未來寬帶IP業務對骨干網的需要并非10G或100G可以滿足，另外，現有的路由設備的計算能力也不可能處理如此巨大的數據轉發。
　　按照上述推算，只能得到一個悲觀的結論:我們需要更高速率的光纖系統和高處理能力的路由交換設備，基于現有的技術和網絡狀況，無法開展廣域網上的寬帶IP業務。但現在所有的討論都放在底層（三層），假如在信息層上看待信息流量（非數據流）就會發現，大量的數據流是非必要的，也就是說網上存在大量的冗余信息。我們以前非常關注信息源的壓縮，如音頻和視頻的壓縮(MPEG1/2)，而忽視了網絡傳輸過程中的信息冗余。其實，網絡上的擁堵情況往往是傳出大量無用或重復的數據造成的，處理好網絡傳輸過程中的信息冗余，會極大地改善網絡擁堵，而且事半功倍。下面我們看一個有趣的例子：
　　假設在美國和中國的通道上需要傳輸50M字節的數據，現有三層處理原則就是在有效的帶寬和通道上最快地轉發上述數據包。
　　但假如上述50M字節的數據是因為國內1萬個用戶訪問www.yahoo.com主頁，我們就會看到如下情況：
　　從信息的角度看，明顯覺得5K的Gif圖片造成50M的數據是非常浪費的，而且該數據流對整個通道造成壓力，影響了其他數據包的傳輸。
　　對待此類問題，目前有增加緩存和建設鏡像站點等方法。下面是通過緩存降低國際通道的情況：
　　我們假定這個5K的Gif圖恰好在緩存中并被命中，就可以避免從美國的服務器傳輸該圖片，非常有效地減少了數據的傳輸。但緩存只能存儲非常少的信息（2G～20G），與整個Internet上的信息量相比差距非常大。盡管緩存可以起到非常好的作用，但它對國際通道上的數據傳輸緊張狀況沒有大的改善。
　　
　　“克隆技術”：最大限度減少冗余
　　在這里需要對Internet上起著異常重要作用的路由器增加高層處理功能，使其可以從信息的角度看待和處理數據。基于這種考慮，筆者提出一種“克隆技術”，其核心思想是對相同的信息訪問在通道上只傳輸一次數據，利用路由器進行信息復制和分發，最大限度地減少信息的冗余。“克隆技術”不同于現在使用的廣播協議和“推技術”，這兩種技術都可以實現一點到多點的傳輸，但“克隆技術”的優勢在于訪問者不是被動接收，而是主動訪問。
　　下面是假定采用TCP協議的處理方式：
　　我們可以注重到，“克隆技術”在節省傳輸數據量的同時提高了服務器和路由器的計算量，但減輕了服務器的數據吞吐量和路由器的數據轉發量，總體上對設備沒有更高的需求，只是將側重點改為對信息的處理和加工。
　　假如在廣域網上大量使用“克隆技術”，就可以大量減少現有的web訪問速度慢的問題，這為在廣域網上開展寬帶業務打下了良好的基礎。雖然一個real音頻數據流只占用非常少的帶寬，但以往卻無法應付成千上萬的訪問，采用“克隆技術”可以使用戶更流暢地訪問網上電臺/網上電視和vrml站點，而且可以擁有更多的帶寬用于Email/ICQ/Ip phone等數據的傳輸。
　　“服務器到樓邊”：有效提高性價比
　　在實現寬帶IP業務的過程中，筆者提出的另一個觀念是“服務器到樓邊”。寬帶業務不僅是對帶寬有超出平常的要求，對服務器的吞吐能力和處理能力的要求也非常高，現階段還沒有性價比非常高的支持寬帶業務的服務器。當支持1萬個視頻流的服務器還是天價的時候，可以采用一種變通的方式將服務器分散化，由幾十個支持200個視頻流的小服務器提交業務。
　　假如我們按照500戶使用一個服務器的模式使用市場上的PC級服務器，就可以支持音頻、視頻、VRML和地理信息系統等寬帶業務的開展，而不是花幾百萬美金購置大型服務器和配備1G/622M的網絡端口。
　　假如有可能，筆者希望構造這樣一個網絡：利用現有小區的智能網絡系統（綜合布線），按照500戶/一臺服務器的方式部署寬帶信息網絡。這一方案的優勢體現在充分利用現有小區的寬帶系統，同時回避了城市骨干網的低速率，從而可以快速開展網上電臺、mp3、網上電視、視頻點播、VRML、網上地圖、虛擬城市、家庭教育和聯網游戲等集聲音、動畫、圖像、電影和3D在一起的多媒體寬帶業務。以往，我們一直按國際慣例將xDSL和cable modem/HDTV/機頂盒作為有線寬帶業務的實施者，實際上，在中國只有ICP＋房地產商才能啟動面向家庭的寬帶網絡，而且目前寬帶業務不能在廣域網上實現。作為中國的ICP只有兩個優勢：一是本土文化和語言；二是利用時間差及早部署寬帶業務。從國際市場上看，未來的網絡霸主是AOL/時代華納、@home，而yahoo假如不收購傳統的視聽媒體和部署寬帶業務，未來肯定不會再保持其目前的影響力。只有把握寬帶業務，才能在未來的網絡市場上占有一席之地。

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