集成式分組和光路由設備POE架構和應用
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1. 引言
對所有EMEA（EMEA是歐洲、非洲和中東地區的縮寫(xiě)）地區的服務(wù)提供商而言，城域網(wǎng)絡(luò )都是建立于傳統的以語(yǔ)音為核心的網(wǎng)絡(luò )基礎之上，同時(shí)受到與因特網(wǎng)相關(guān)數據業(yè)務(wù)的強力推動(dòng)。
在骨干領(lǐng)域，第三層（layer 3）網(wǎng)絡(luò )由一定數量的高容量POP組成，通過(guò)一完整獨立的傳輸層來(lái)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IP和傳輸設備的整合需求也在增長(cháng)，在這一過(guò)程中，人們希望通過(guò)減少在互連節點(diǎn)或其他公共部分的光接口數量來(lái)有效減少資本開(kāi)支（Capital Expenditures）。另外，一個(gè)通用的管理系統也將會(huì )節約大筆運營(yíng)開(kāi)銷(xiāo)。不過(guò)，骨干網(wǎng)絡(luò )架構可能不會(huì )在未來(lái)數年內獲得根本性的改變。從長(cháng)遠的眼光來(lái)看，向網(wǎng)絡(luò )平滑引進(jìn)帶有ASON功能的光交叉連接設備將會(huì )有效改善網(wǎng)絡(luò )效率，同時(shí)對實(shí)現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。在當前，數據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(guò)融合，減少了網(wǎng)絡(luò )的資本開(kāi)支，同時(shí)對網(wǎng)絡(luò )架構也不會(huì )形成改變。這種網(wǎng)絡(luò )設計思想導致中心輻射型（hub and spoke）第三層流量模式出現在城域網(wǎng)絡(luò )中，并使那些依賴(lài)第二層協(xié)議和IP POP的城域網(wǎng)絡(luò )得到有效升級。城域網(wǎng)絡(luò )的演變與日益增長(cháng)寬帶業(yè)務(wù)是密不可分的，這些寬帶業(yè)務(wù)包括端對端業(yè)務(wù)，基于IP的交互式視頻和語(yǔ)音業(yè)務(wù)，以及存儲和災難恢復業(yè)務(wù)等等。這些業(yè)務(wù)的絕大多數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(cháng)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 )也為新興設備敞開(kāi)了大門(mén)（這里的新興設備所指是分組和光路由設備，即POE），在這里IP和傳輸功能無(wú)論是從硬件還是軟件的角度來(lái)看都是得到有效融合，這種方法將會(huì )確保滿(mǎn)足城域網(wǎng)絡(luò )的特殊需求，并對網(wǎng)絡(luò )成本，彈性以及可升級性產(chǎn)生積極而深遠的影響。
2、城域網(wǎng)絡(luò )新業(yè)務(wù)和應用：對集成式“分組和光路由設備（POE）”的需求分析
傳統城域網(wǎng)絡(luò )是基于SDH/SONET環(huán)路技術(shù)，從本質(zhì)上說(shuō)，所整理（grooming）和傳輸的業(yè)務(wù)基本是語(yǔ)音業(yè)務(wù)，如果要傳送數據業(yè)務(wù)則需要在SDH/SONET環(huán)路上構建ATM或FR架構。
隨著(zhù)新興數據業(yè)務(wù)的出現（如基于A(yíng)DSL的寬帶接入，透明LAN，IP/MPLS VPN，存儲業(yè)務(wù)…….），城域網(wǎng)絡(luò )的帶寬需求以及用戶(hù)對寬帶接入和波長(cháng)業(yè)務(wù)的需求都在快速增長(cháng)。因此，服務(wù)商們很自然地想到了對城域網(wǎng)進(jìn)行升級，最常用的辦法是在傳輸層鋪設DWDM環(huán)路，來(lái)提供高達32個(gè)波長(cháng)供傳輸，用千兆以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現第二層處理和IP流量的集合。不過(guò)這種架構受限于以太協(xié)議的可升級性（如MAC地址的最大數量，地理學(xué)虛擬網(wǎng)VLAN的最大數量，交換機的最大數量等），并且不能確保在新興數據業(yè)務(wù)持續增長(cháng)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(hù)帶寬，用戶(hù)數以及所捆綁業(yè)務(wù)數量增長(cháng)的情況下。事實(shí)上，xDSL技術(shù)將有可能為大部分用戶(hù)（在意大利這一比例超過(guò)60%）提供超過(guò)10Mbit/s獨享帶寬，而每位用戶(hù)在可預見(jiàn)的未來(lái)將需要一攬子捆綁業(yè)務(wù)，如交互式數據、語(yǔ)音和視頻業(yè)務(wù)。在此基礎上，商業(yè)市場(chǎng)將需要更高更快的數據帶寬，以滿(mǎn)足隨選存儲（storage on-demand），透明VLAN，IP-MPLS VPN業(yè)務(wù)的共同需求，同時(shí)也要滿(mǎn)足日益增長(cháng)的傳統需求（如wavelength level的電路傳輸量）。
在這里一些問(wèn)題變得日益突出，主要是因為IP POP內部所需的處理容量不斷增加，當內部POP連接成本超過(guò)外部連接成本時(shí)，這些POP就不得不面對嚴重的堵塞gridlock局面。
基于這樣的考慮，當前的城域網(wǎng)絡(luò )不得不求發(fā)展，無(wú)論是對那些傳送電路據業(yè)務(wù)（circuit services）采用SDH或DWDM技術(shù)構建的網(wǎng)絡(luò )而言，還是對那些傳送數據業(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的方法是設計出一個(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功能的節點(diǎn)組成；通過(guò)點(diǎn)對點(diǎn)或環(huán)路連接技術(shù)連接到接入節點(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，應用在那些基于環(huán)路拓撲結構的城域核心網(wǎng)絡(luò )上的新型節點(diǎn)架構已經(jīng)得到業(yè)界的重視，這些新興節點(diǎn)即是所謂的“分組和光路由設備（POE）”。
3、“分組和光路由設備（POE）”：網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)描述
POE節點(diǎn)架構（參看圖1）是一個(gè)IP/MPLS處理引擎和一個(gè)DWDM傳輸平臺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，主要是因為本地光互連的配置和處理，加上機架（chassis），功耗和控制模塊的節約才引發(fā)出上述效果。而軟件的集成則使網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)成本大大減少，主要原因是采用了統一的控制面（基于GMPLS技術(shù)）和統一的網(wǎng)絡(luò )管理系統。
圖1：POE功能架構圖
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(guò)IP/MPLS引擎來(lái)處理，而電路流量則被G.709轉發(fā)器透明傳送。介于DWDM系統和分組/無(wú)分組接口之間的彈性交叉點(diǎn)則提供網(wǎng)絡(luò )保護功能以及完全彈性。每一個(gè)節點(diǎn)都可以根據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前的骨干Giga路由器。DWDM傳輸平臺被設計用來(lái)在一個(gè)200公里的環(huán)路拓撲結構里進(jìn)行32 x 10 Gbit/s波長(cháng)傳輸，這個(gè)DWDM系統也配備了一個(gè)具有8個(gè)波長(cháng)和光通道保護功能的OADM。由于集成了可調ITU-T激光器和可調OADM，這款DWDM系統具有完全的彈性，通過(guò)這些創(chuàng )新和極具成本效益的光器件，這些系統能在使用周期內滿(mǎn)足各種未知的新興流量變化。
4. 結論
在本文中，我們描述了城域網(wǎng)絡(luò )在在面對日益增長(cháng)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)路里的數個(gè)本地POP上會(huì )獲得一個(gè)可升級和彈性網(wǎng)絡(luò )，足以應付未來(lái)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 )也為新興設備的應用敞開(kāi)了大門(mén)（這里的新興設備指的是分組和光路由設備，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)和運營(yíng)成本，并具有非常好的彈性和可升級性，非常適合城域網(wǎng)絡(luò )的特殊需求。最后需要說(shuō)明的是，這種解決方案從新型光器件技術(shù)那里獲益良多，如可調激光器和ROADM技術(shù)。(
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