集成式分组和光路由设备POE架构和应用

　　摘要：在一个宽带业务快速增长的假定环境中，那些集成了弹性DWDM系统且具有分布式IP/MPLS处理能力的创新城域网络架构将为已有的服务供应商们提供前所未有的成本效益、弹性和可升级性。

　　1. 引言

　　对所有EMEA（EMEA是欧洲、非洲和中东地区的缩写）地区的服务提供商而言，城域网络都是建立于传统的以语音为核心的网络基础之上，同时受到与因特网相关数据业务的强力推动。

　　在骨干领域，第三层（layer 3）网络由一定数量的高容量POP组成，通过一完整独立的传输层来完成连接。IP路由和传输技术的演化脚步与流量需求完全一致。人们对IP和传输设备的整合需求也在增长，在这一过程中，人们希望通过减少在互连节点或其他公共部分的光接口数量来有效减少资本开支（Capital Expenditures）。另外，一个通用的管理系统也将会节约大笔运营开销。不过，骨干网络架构可能不会在未来数年内获得根本性的改变。从长远的眼光来看，向网络平滑引进带有ASON功能的光交叉连接设备将会有效改善网络效率，同时对实现IP和传输网络的真正融合也将起到积极的推动作用。

　　而城域网络的演变之路却与骨干网络完全不同。在当前，数据的传输和交换都是基于第一和第二层技术，而在第三层处理技术只是在骨干IP POP中有需求（每个城域网络都存在一个或两个IP POP）。与千兆以太网络取代ATM和帧中继趋势一样的是，第一/第二层融合技术也在取代原有技术，通过融合，减少了网络的资本开支，同时对网络架构也不会形成改变。这种网络设计思想导致中心辐射型（hub and spoke）第三层流量模式出现在城域网络中，并使那些依赖第二层协议和IP POP的城域网络得到有效升级。城域网络的演变与日益增长宽带业务是密不可分的，这些宽带业务包括端对端业务，基于IP的交互式视频和语音业务，以及存储和灾难恢复业务等等。这些业务的绝大多数都需要与位于同一城域网络的终端进行本地通讯。在这种框架里，人们最感到困惑的是：是否城域网的这种on-going演变趋势是最好的途径，或者还是需求一个更加激进的解决方案。

　　在本文中，我们将分析日益增长的宽带业务是如何从城域网络中的第三层（layer 3）处理技术那里受益的。另外，一个具备分布式layer 3处理能力的城域网络也为新兴设备敞开了大门（这里的新兴设备所指是分组和光路由设备，即POE），在这里IP和传输功能无论是从硬件还是软件的角度来看都是得到有效融合，这种方法将会确保满足城域网络的特殊需求，并对网络成本，弹性以及可升级性产生积极而深远的影响。

　　2、城域网络新业务和应用：对集成式“分组和光路由设备（POE）”的需求分析

　　传统城域网络是基于SDH/SONET环路技术，从本质上说，所整理（grooming）和传输的业务基本是语音业务，如果要传送数据业务则需要在SDH/SONET环路上构建ATM或FR架构。

　　随着新兴数据业务的出现（如基于ADSL的宽带接入，透明LAN，IP/MPLS VPN，存储业务…….），城域网络的带宽需求以及用户对宽带接入和波长业务的需求都在快速增长。因此，服务商们很自然地想到了对城域网进行升级，最常用的办法是在传输层铺设DWDM环路，来提供高达32个波长供传输，用千兆以太网来实现第二层处理和IP流量的集合。不过这种架构受限于以太协议的可升级性（如MAC地址的最大数量，地理学虚拟网VLAN的最大数量，交换机的最大数量等），并且不能确保在新兴数据业务持续增长的情况下产生一个具有成本效益的演变方案，比如在每位用户带宽，用户数以及所捆绑业务数量增长的情况下。事实上，xDSL技术将有可能为大部分用户（在意大利这一比例超过60%）提供超过10Mbit/s独享带宽，而每位用户在可预见的未来将需要一揽子捆绑业务，如交互式数据、语音和视频业务。在此基础上，商业市场将需要更高更快的数据带宽，以满足随选存储（storage on-demand），透明VLAN，IP-MPLS VPN业务的共同需求，同时也要满足日益增长的传统需求（如wavelength level的电路传输量）。

　　在这里一些问题变得日益突出，主要是因为IP POP内部所需的处理容量不断增加，当内部POP连接成本超过外部连接成本时，这些POP就不得不面对严重的堵塞gridlock局面。

　　基于这样的考虑，当前的城域网络不得不求发展，无论是对那些传送电路据业务（circuit services）采用SDH或DWDM技术构建的网络而言，还是对那些传送数据业务的千兆以太网络而言都是如此。

　　一种较具弹性和可升级的方法是设计出一个城域核心环路——这个环路要具备以下要点：仅有少量具备IP/MPLS和DWDM功能的节点组成；通过点对点或环路连接技术连接到接入节点上，使用CWDM和千兆以太技术。如果采用这种方法，那IP/MPLS处理就要平均分布在城域上，以便在同一时间提供layer 2业务（基于layer 2 over MPLS技术）。

　　为了使城域核心网络更具成本效益，应用在那些基于环路拓扑结构的城域核心网络上的新型节点架构已经得到业界的重视，这些新兴节点即是所谓的“分组和光路由设备（POE）”。

　　3、“分组和光路由设备（POE）”：网络节点描述

　　POE节点架构（参看图1）是一个IP/MPLS处理引擎和一个DWDM传输平台在硬件和软件方面的综合集成。硬件集成的效果就是使资本支出大大降低，主要是因为本地光互连的配置和处理，加上机架（chassis），功耗和控制模块的节约才引发出上述效果。而软件的集成则使网络的运营成本大大减少，主要原因是采用了统一的控制面（基于GMPLS技术）和统一的网络管理系统。

　　　　　　　　　　　　　　　　 图1：POE功能架构图

　　为了获得最大的弹性，人们便赋予了POE管理分组流量和电路流量的双重能力。分组流量通过IP/MPLS引擎来处理，而电路流量则被G.709转发器透明传送。介于DWDM系统和分组/无分组接口之间的弹性交叉点则提供网络保护功能以及完全弹性。每一个节点都可以根据不同情况配置分组接口（packet interfaces），非分组接口或者两种接口的混装接口。

　　IP/MPLS引擎的性能可比得上当前的骨干Giga路由器。DWDM传输平台被设计用来在一个200公里的环路拓扑结构里进行32 x 10 Gbit/s波长传输，这个DWDM系统也配备了一个具有8个波长和光通道保护功能的OADM。由于集成了可调ITU-T激光器和可调OADM，这款DWDM系统具有完全的弹性，通过这些创新和极具成本效益的光器件，这些系统能在使用周期内满足各种未知的新兴流量变化。

　　4. 结论

　　在本文中，我们描述了城域网络在在面对日益增长的宽带业务时所进行的演化之路。在这些环境下，将layer 3处理功能分布于城域环路里的数个本地POP上会获得一个可升级和弹性网络，足以应付未来业务的变化。另外，一个具备分布式layer 3处理能力的城域网络也为新兴设备的应用敞开了大门（这里的新兴设备指的是分组和光路由设备，即POE），这些POE都将IP和传输功能集于一身，大大降低了网络的建网和运营成本，并具有非常好的弹性和可升级性，非常适合城域网络的特殊需求。最后需要说明的是，这种解决方案从新型光器件技术那里获益良多，如可调激光器和ROADM技术。