可扩展的路由器：电信网的新核心

  现在有许多因素（首先是一些基本的市场特征发生了变化）促使业务提供商将他们的固定配置的核心路由器网络向下一代可扩展的路由器体系结构转移。

     通信专家和运营商都预计IP业务量每三到四个月就会翻一番，到2003年将会占网络总业务量的90%。不管你相信哪种预测，事实是运营商很难估计六个月后的带宽需求，更不用说两年以后了。

     运营商所面临的困难是多方面的，其中包括：如何应付无法预测的互联网发展；如何增加网络链路的容量以承载数据业务量；如何迅速地推出新的业务来提高利润；在运行网络以支持这些新需求时，如何最大程度地降低运营成本和设备投资（其中运营成本更为重要）。
过去，运营商通过增加已有路由器的端口速率或增加路由器来扩容。图1对固定配置和可扩展的路由器系统进行了比较。固定配置方案的成本很高，很不实用。

     目前最主要的障碍是：每12个月增加路由器或更换一次核心路由器会中断网络运行，更重要的是会中断用户的业务。下面的例子指出了运营商在研究带宽要求时应考虑的问题：一个大的运营商需要30个OC-48（2.5Gb/s）端口，也就是75Gb/s的吞吐量。运营商希望将吞吐量分摊在两个路由器上，每一个路由器拥有15个OC-48和37.5Gb/s的线路吞吐量。若使用一个固定配置系统，运营商就必须购买三个近乎满配置的路由器和42个接口来满足容量上的要求。

     在现有路由器性能与为支持IP业务量而增加容量的要求之间的差距越来越大。此外，对于那些希望在传输网中使用光技术而受益的运营商而言，他们必须采用一个能适应传输网络发展的可扩展的路由器体系结构。对运营商来说，每当容量不够用时就更换路由器或升级到更高速率的线路板卡的做法显然是不现实的。

     与固定配置方案不同，可扩展的路由器系统不需要每次扩容或增加线路板卡时做大的改动。一个真正可扩展的路由器不会要求改变系统框架，相反地，它会保护已有投资和支持真正的即插即用设备。
目前，固定配置路由器已经不再适应业务提供商的大型核心网络的发展需要。这些旧的路由器越来越多地被转移到大型网络的边缘或服务于较小的运营商。考虑到经济性和网络运作的方便，运营商们正在寻找能够在不中断业务的同时根据需要进行扩展的设备。为了保持竞争优势，他们不能不摆脱底层网络拓扑的局限性。

     使用固定配置路由器的运营商始终都在为不停地升级他们的设备而苦恼，这一过程似乎永远也不会停止，因此这不再是一个可行的商业模型。运营商所面临的竞争压力日益加剧，他们一方面要不断地升级网络以支持更多的能提高收入的IP业务，另一方面他们还必须不断地对现有的网络进行挖潜。

     为了做到这些，运营商正在部署可扩展的路由器来发展他们的网络、按需增加带宽并减少新业务的配置时间。运营商迟早都将会采用一种不间断的方法来扩展他们的网络，这将使他们能根据商业需要进行运作，而不再受基础设施的限制。然而，按需分配带宽只是解决方案中的一个方面。

     大多数观察家认为，未来的业务量主要是IP业务量，因而未来的核心网络将由支持现有的和下一代IP业务的IP基础设施组成。图2给出了一个典型的综合业务的骨干网。目前在为IP和互联网提供QoS方面的努力取得了显著的进展，已经能够支持像视频点播、VoIP和虚拟专用网（VPN）这样的关键性或实时性应用。

     现在越来越多的厂商已经能够提供像多协议标签交换（MPLS）、IP优先和区分业务（DiffServ）这样的流量工程技术，这使得运营商能提供多种类型的特色业务并确保特定应用的性能。此外，运营商在建设MPLS网络时，也有了多种选择。先进的路由器厂商推出的MPLS产品的互通性使得运营商能使用来自不同厂商的产品建设一个最佳QoS的网络。

     下一代路由器的另一个关键特征是他们将能执行线速操作而与路由前缀长度、路由表大小、MPLS标签交换、QoS或组播无关。这意味着QoS需要基于硬件实现并且缓冲区应能动态配置，以便能同时支持对时延敏感的实时性和对时延不敏感的非实时性应用。业务提供商希望利用高级的QoS特征来确保服务水平协议以提供高级区分业务。

新的核心路由器采用了一个使用后面板进行互连的分布式体系结构，它允许在不中断业务的情况下升级，这样运营商就能够轻松地在同一个平台上从OC-48升级到OC-192甚至OC-768（40Gb/s）。这种结合了高级QoS和MPLS功能的系统的可靠性不容置疑，它允许运营商在支持现有业务的同时向用户提供像VPN、VoIP和视频点播这样的增值业务。

     当前，在一个发展速度越来越快的大型高速网络中，可扩展路由器能提高网络运营商的经济收益。总的来说，一个路由器的可持续扩展的能力将会为运营商节省大量的运营成本。
修改路由表以及缺乏能配置路由表的IP专家，这两个困难已经得以解决。运营商现在只需要维护一个路由表，甚至当路由器本身具有上百个接口时也是如此。使用单一路由表的可扩展路由器将会减少网络设计、升级、管理和运营的复杂度。

     采用可扩展路由器设计的网络使网络操作员更容易完成系统配置文件的备份，并制定新的全系统的策略。由于掌握了设备的要求，操作人员的日常操作就将会变得简单起来。这对于业务接入点的扩展特别重要，因为路由器看起来都将是相同的。
为了改善业务提供并保持竞争优势，业务提供商被迫不断地更新他们的网络，对软件不断地进行升级。一个可扩展的路由器通过使用一个带有快速恢复（双服务器、双映像）的安全可靠的软件升级方法就能够实现简单且可靠的升级。多路由器固定配置系统，由于节点多以及要支持的软硬件版本多而显得较为复杂。

     利用可扩展的路由平台，运营商能够缩短新业务的配置时间从而能提供有竞争力的特色服务并提高收入。运营商的成功取决于如何在迅速地提供新业务和特色服务方面击败他的竞争对手。现在，带宽已经不再紧张，因而它也不再是收入的增长点了，这样，运营商就必须不断地提供新的IP业务并填满日益加宽的网络通道以维持他们的利润底线。

     21世纪的核心网络将由特别为运营商和互联网业务提供商（ISP）骨干网而设计的路由器组成。这些路由器必须要具备可扩展性、灵活性和密集的端口以支持实时性的带宽分配、高可靠性和网络的可用性，所有这些都应提供运营商和ISP所需的QoS，以支持未来的关键任务应用。


译自《Lightwave》2001.5期《New demands drive shift in the carrier core》