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全球基本通信基礎(chǔ)設(shè)施正在爆炸性地增長。在對網(wǎng)絡(luò)速度展開激烈爭論之際，一個(gè)不爭的事實(shí)是通信總量在持續(xù)的增長。更多的用戶、更多的占用帶寬的內(nèi)容，更多的企業(yè)通信業(yè)務(wù)，是高速增長的重要因素。這樣的增長對服務(wù)提供商改造IP核心設(shè)備提出了眾多挑戰(zhàn)，如IP地址的激增、路由表管理難度的增加、路由對等設(shè)備高度復(fù)雜化。
可擴(kuò)充IP的核心是有效地、經(jīng)濟(jì)實(shí)用地提升系統(tǒng)容量的能力。解決目前單機(jī)箱IP路由器的困難會(huì)增加服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)投資和運(yùn)營成本�？蓴U(kuò)充IP整體性能的主要組成部分。
當(dāng)然，增長不是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商面臨的唯一問題。在支持更多通信業(yè)務(wù)的同時(shí)，他們也要以更高的可靠性來支持通信業(yè)務(wù)。到目前為止，運(yùn)營商只能領(lǐng)先網(wǎng)絡(luò)基恢復(fù)機(jī)制，如采用重新發(fā)現(xiàn)拓?fù)涞穆酚蓞f(xié)議來達(dá)到網(wǎng)絡(luò)可用性。而系統(tǒng)基故障恢復(fù)技術(shù)是一種更佳的可選用方案，能加速恢復(fù)時(shí)間，且過程對其它網(wǎng)元是透明的。
服務(wù)提供商也需要簡化IP管理的工具。他們需要提高接口速度的機(jī)制，需要減少網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的機(jī)制。例如，改造在每個(gè)pop（Point of Presence）安置了大量分立路由器的網(wǎng)絡(luò)，加重了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營人員管理復(fù)雜設(shè)計(jì)的負(fù)擔(dān)。配置與維修日益增長的IP接口極大地加重了管理的負(fù)擔(dān)。
可擴(kuò)充IP平臺(tái)
對可擴(kuò)充的IP平臺(tái)來說，最基本的限制之一是IP硬件本身的缺陷。服務(wù)提供商通過目前的單機(jī)箱IP路由器提升IP容量是很困難的。為了增加容量，運(yùn)營商勢必要構(gòu)建廣泛地互連的分立路由器網(wǎng)，以提高性能，增加冗余。采用這種方案，每增加一個(gè)路由器都會(huì)使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)復(fù)雜化。
作為以單機(jī)箱路由器為基礎(chǔ)的替換方案，一種新型的可擴(kuò)充平臺(tái)脫穎而出。這些設(shè)備通過讓網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商按需增加機(jī)箱和線路卡而增加I/O和路由容量。由于多機(jī)箱的部署是按單個(gè)邏輯路由器管理的，因此服務(wù)提供商不會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性，簡化了網(wǎng)絡(luò)也就意味著簡化了管理，降低了運(yùn)營成本。
除了降低成本，這些平臺(tái)還能減少資金的支出。采用目前的路由器，服務(wù)提供商必須用昂貴的路由端口來互連多個(gè)路由器。反之，要是路由器設(shè)計(jì)成可擴(kuò)充的，它可以借助結(jié)構(gòu)容量來提升系統(tǒng)，而結(jié)構(gòu)容量的成本僅為I/O路由容量成本的十分之一。
當(dāng)IP平臺(tái)將硬件可擴(kuò)充性與光纖鏈路結(jié)合在一起時(shí)，達(dá)到了可擴(kuò)充性的最高境界，即通過運(yùn)營商的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行靈活的部署。IP的路由器核心處的光纖背板與互連可讓服務(wù)提供商在POP或中心局的任意地點(diǎn)安置多機(jī)箱路由器的組件，從而使服務(wù)提供商免去工作量極大的空間規(guī)劃任務(wù)。若采用銅線基系統(tǒng)，其路由器是相互緊靠在一起的，需要相鄰的機(jī)箱空間，就要作這樣的空間規(guī)劃。
可擴(kuò)充的IP協(xié)議
靈活的、可擴(kuò)的硬件是第一個(gè)要素，但解決可擴(kuò)充的IP問題要顧及多種策略，有短期能改進(jìn)的，也有經(jīng)過長期努力才能實(shí)現(xiàn)的。
優(yōu)化路由代碼是一道重要的防線。路由器供應(yīng)商不斷地改進(jìn)代碼的效率來提升系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)可靠性。但這一措施是短期的行為，單憑上措施無法將IP擴(kuò)充到所要求的程度。
一個(gè)更長遠(yuǎn)的解決方案是重新制定IP協(xié)議范圍，使它更具可擴(kuò)充性。這是該行業(yè)追求的更新、更有價(jià)值的目標(biāo)。但完成協(xié)議要幾年的時(shí)間，在整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施中實(shí)施協(xié)議還需更長的時(shí)間。新協(xié)議的普遍采用和實(shí)施對解決當(dāng)前的IP核心問題有點(diǎn)遠(yuǎn)水解不了近渴。
為了滿足目前的要求，該行業(yè)必須以與現(xiàn)有設(shè)施完全可互操作的方式來擴(kuò)充IP路由協(xié)議，支持日益增加的通信業(yè)務(wù)和IP地址。符合這些目標(biāo)的有兩種機(jī)制；分布式路由協(xié)議和路由器端口歸并。
分布式路由協(xié)議
路由控制模塊的主要功能是，確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過路由器的接口分配已形成的路由表。對較大型網(wǎng)絡(luò)，路由器應(yīng)支持對等設(shè)備的增加和路徑的改變。雖然處理器的速度在不斷地提高，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上因特網(wǎng)的增長。因此，單個(gè)CPU不再能滿足對等設(shè)備數(shù)量的增加和路由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變。
為了保持與已有基本設(shè)備的兼容性而又能提高控制能力，新型IP核心需要分布實(shí)施路由協(xié)議的路由器。將計(jì)算負(fù)荷分?jǐn)偟蕉鄼C(jī)箱路由器中的多塊控制卡上，以提高計(jì)算能力，豐富存儲(chǔ)器資源，從而促成網(wǎng)絡(luò)的融合。
各種路由協(xié)議具有不可的可擴(kuò)充性。一種可選用方案是在同一邏輯地址的多機(jī)箱路由器中的多塊控制卡上執(zhí)行協(xié)議。例如，BGP（邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議）具有同步的、分布式的BGP實(shí)例，其中的路由器對外部BGP對等設(shè)備都通告同一個(gè)路由在OSPF（open short path first）IS-IS（中間系統(tǒng)對中間系統(tǒng)）的場合，則在不同機(jī)箱的多塊控制卡上執(zhí)行協(xié)議，一個(gè)路由器對外部對等設(shè)備來說就是單個(gè)路由器。
可擴(kuò)充的、分布式路由協(xié)議與路由器的當(dāng)前工作基礎(chǔ)是一致的。這些設(shè)備察覺不到可擴(kuò)充實(shí)施的分布性質(zhì)，因而與新型IP核心設(shè)備一起工作時(shí)也無需進(jìn)行修改。
提高可靠性
分布式路由協(xié)議有很多優(yōu)點(diǎn)。它不僅增加了IP的可擴(kuò)充性，而且也提高了安的可靠性。在多塊控制卡上執(zhí)行路由協(xié)議，故障容錯(cuò)度比以往更高，要是一塊控制卡發(fā)生故障，另一塊控制卡可取代它，用作主控制器。路由器可繼續(xù)執(zhí)行路由任務(wù)而無需中斷業(yè)務(wù)流。這種水平的故障容錯(cuò)度極大地提高了IP網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，這是可擴(kuò)充IP的關(guān)鍵因素。
當(dāng)然，僅靠提高軟件可靠性是不夠的。IP設(shè)備還要求性能更佳的硬件可靠性。時(shí)至今日，服務(wù)提供商面臨核心路由器缺少故障容錯(cuò)度的尷尬境地。一個(gè)精心設(shè)計(jì)的核心路由器不應(yīng)只有單個(gè)故障點(diǎn)。它應(yīng)支持SONET APS（自動(dòng)保護(hù)倒換），預(yù)防端口的故障，它還應(yīng)具有冗余的電源功率和冷卻能力，以及冗余的線路卡、控制卡和交換結(jié)構(gòu)卡。
一種可行的設(shè)計(jì)解決方案是將線路卡和控制卡鏈接至路由器的兩個(gè)分立交換結(jié)構(gòu)卡，結(jié)構(gòu)卡通過從多級結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)數(shù)據(jù)包。這種設(shè)計(jì)改善了故障容錯(cuò)度，提高了IP設(shè)備的性能。數(shù)據(jù)路徑組件的故障恢復(fù)則可分兩階段來處理。如果結(jié)構(gòu)鏈路或結(jié)構(gòu)卡發(fā)生故障，一個(gè)本地硬件基機(jī)構(gòu)能立即繞過失效的組件轉(zhuǎn)發(fā)通信業(yè)務(wù)。其次，系統(tǒng)可借助內(nèi)部結(jié)構(gòu)路由協(xié)議來更新內(nèi)部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā)表，對余下組件的路由重新進(jìn)行優(yōu)化。
可擴(kuò)充的IP接口
要想跟上IP通信業(yè)務(wù)的增長，可擴(kuò)充路由器另一項(xiàng)工作是簡化IP接口的管理。端口歸并技術(shù)可讓網(wǎng)絡(luò)提供者將多個(gè)IP端口組合在一起，作為單個(gè)IP接口來處理。路由協(xié)議則僅管理少量的接口和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變。若聚合鏈路中一條鏈路發(fā)生故障，連接在一起的路由器覺察不到鏈路的故障，因?yàn)橛嘞碌逆溌啡员３种B接，并可以這些鏈路上均衡地分酏負(fù)荷，繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)通信業(yè)務(wù)。
這一類端口歸并對擴(kuò)充光傳輸核心的IP城特別有用。DWDM系統(tǒng)一類設(shè)備具有可擴(kuò)充的光核心帶寬，但當(dāng)波長倍增時(shí)，連接光核心的IP路由器必須端接所有的波長。隨著兩點(diǎn)間業(yè)務(wù)負(fù)荷的增長，服務(wù)提供商需要多種工具來減輕管理較高負(fù)荷的負(fù)擔(dān)。
將接口端口歸并為一個(gè)邏輯端口就能提供簡化性。例如，服務(wù)提供商可建立組合了不同速率接口的大型點(diǎn)對點(diǎn)業(yè)務(wù)中繼。一種聚合鏈*路可以支持OC-3、OC-12、OC-48、與OC-192的端口組合，鏈接將在不同速率的鏈路上均衡分配業(yè)務(wù)負(fù)荷。這種機(jī)制極大地簡化了IP鏈路的擴(kuò)充，因?yàn)榉⻊?wù)提供商可簡單地增加聚合鏈路的數(shù)量來提升容量。他們也可增加一條鏈路，把原有鏈路的速率轉(zhuǎn)移到另一種速率上，使業(yè)務(wù)在兩條鏈路上傳送，然后去掉原有鏈路。由于這一方案使服務(wù)提供商免了作了更新接口速率通常要求的人工路由表操作，因此它不僅能改進(jìn)IP的性能，還能提高IP的可靠性。
聚合端口有助于實(shí)現(xiàn)下列目標(biāo)：
*通過分布地、負(fù)荷均衡地將通信業(yè)務(wù)分配到多個(gè)端口來擴(kuò)充IP。
*通過冗余的鏈路來提高可靠性。
*通過多個(gè)端口共享一個(gè)地址來加速和簡化接口的配置。
*減少路由協(xié)議的開銷
*簡化管理。
下一代IP核心
IP是統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)行業(yè)（包括服務(wù)提供商和企業(yè)兩者）的基礎(chǔ)，協(xié)議要想繼續(xù)廣泛地應(yīng)用，就要增強(qiáng)它的性能和可靠性。主要是，協(xié)議要擴(kuò)充它的容量，以便容納更多的用戶和日益增長的通信業(yè)務(wù)負(fù)荷。為此，要對當(dāng)前的IP硬件和軟件作重大的改進(jìn)。
可擴(kuò)充硬件是一個(gè)關(guān)鍵的要素，它支持更多的IP容量，經(jīng)濟(jì)實(shí)用而又不致使管理復(fù)雜化。
但I(xiàn)P平臺(tái)還需要可擴(kuò)充的軟件，以其分布式標(biāo)準(zhǔn)IP路由協(xié)議和端口歸并的特殊功能補(bǔ)充硬件的容量，提高系統(tǒng)的性能。經(jīng)過上述的改進(jìn)，IP才能成功地繼續(xù)成為眾望所歸的因特網(wǎng)協(xié)議和商務(wù)協(xié)議。
摘自《電子產(chǎn)品世界》2001.10
