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(qū)的縮寫）地區(qū)的服務提供商而言，城域網(wǎng)絡都是建立于傳統(tǒng)的以語音為核心的網(wǎng)絡基礎之上，同時受到與因特網(wǎng)相關數(shù)據(jù)業(yè)務的強力推動。
在骨干領域，第三層（layer 3）網(wǎng)絡由一定數(shù)量的高容量POP組成，通過一完整獨立的傳輸層來完成連接。IP路由和傳輸技術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，在這一過程中，人們希望通過減少在互連節(jié)點或其他公共部分的光接口數(shù)量來有效減少資本開支（Capital Expenditures）。另外，一個通用的管理系統(tǒng)也將會節(jié)約大筆運營開銷。不過，骨干網(wǎng)絡架構可能不會在未來數(shù)年內(nèi)獲得根本性的改變。從長遠的眼光來看，向網(wǎng)絡平滑引進帶有ASON功能的光交叉連接設備將會有效改善網(wǎng)絡效率，同時對實現(xiàn)IP和傳輸網(wǎng)絡的真正融合也將起到積極的推動作用。
而城域網(wǎng)絡的演變之路卻與骨干網(wǎng)絡完全不同。在當前，數(shù)據(jù)的傳輸和交換都是基于第一和第二層技術，而在第三層處理技術只是在骨干IP POP中有需求（每個城域網(wǎng)絡都存在一個或兩個IP POP）。與千兆以太網(wǎng)絡取代ATM和幀中繼趨勢一樣的是，第一/第二層融合技術也在取代原有技術，通過融合，減少了網(wǎng)絡的資本開支，同時對網(wǎng)絡架構也不會形成改變。這種網(wǎng)絡設計思想導致中心輻射型（hub and spoke）第三層流量模式出現(xiàn)在城域網(wǎng)絡中，并使那些依賴第二層協(xié)議和IP POP的城域網(wǎng)絡得到有效升級。城域網(wǎng)絡的演變與日益增長寬帶業(yè)務是密不可分的，這些寬帶業(yè)務包括端對端業(yè)務，基于IP的交互式視頻和語音業(yè)務，以及存儲和災難恢復業(yè)務等等。這些業(yè)務的絕大多數(shù)都需要與位于同一城域網(wǎng)絡的終端進行本地通訊。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，或者還是需求一個更加激進的解決方案。
在本文中，我們將分析日益增長的寬帶業(yè)務是如何從城域網(wǎng)絡中的第三層（layer 3）處理技術那里受益的。另外，一個具備分布式layer 3處理能力的城域網(wǎng)絡也為新興設備敞開了大門（這里的新興設備所指是分組和光路由設備，即POE），在這里IP和傳輸功能無論是從硬件還是軟件的角度來看都是得到有效融合，這種方法將會確保滿足城域網(wǎng)絡的特殊需求，并對網(wǎng)絡成本，彈性以及可升級性產(chǎn)生積極而深遠的影響。
2、城域網(wǎng)絡新業(yè)務和應用：對集成式“分組和光路由設備（POE）”的需求分析
傳統(tǒng)城域網(wǎng)絡是基于SDH/SONET環(huán)路技術，從本質(zhì)上說，所整理（grooming）和傳輸?shù)臉I(yè)務基本是語音業(yè)務，如果要傳送數(shù)據(jù)業(yè)務則需要在SDH/SONET環(huán)路上構建ATM或FR架構。
隨著新興數(shù)據(jù)業(yè)務的出現(xiàn)（如基于ADSL的寬帶接入，透明LAN，IP/MPLS VPN，存儲業(yè)務…….），城域網(wǎng)絡的帶寬需求以及用戶對寬帶接入和波長業(yè)務的需求都在快速增長。因此，服務商們很自然地想到了對城域網(wǎng)進行升級，最常用的辦法是在傳輸層鋪設DWDM環(huán)路，來提供高達32個波長供傳輸，用千兆以太網(wǎng)來實現(xiàn)第二層處理和IP流量的集合。不過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(shù)量，地理學虛擬網(wǎng)VLAN的最大數(shù)量，交換機的最大數(shù)量等），并且不能確保在新興數(shù)據(jù)業(yè)務持續(xù)增長的情況下產(chǎn)生一個具有成本效益的演變方案，比如在每位用戶帶寬，用戶數(shù)以及所捆綁業(yè)務數(shù)量增長的情況下。事實上，xDSL技術將有可能為大部分用戶（在意大利這一比例超過60%）提供超過10Mbit/s獨享帶寬，而每位用戶在可預見的未來將需要一攬子捆綁業(yè)務，如交互式數(shù)據(jù)、語音和視頻業(yè)務。在此基礎上，商業(yè)市場將需要更高更快的數(shù)據(jù)帶寬，以滿足隨選存儲（storage on-demand），透明VLAN，IP-MPLS VPN業(yè)務的共同需求，同時也要滿足日益增長的傳統(tǒng)需求（如wavelength level的電路傳輸量）。
在這里一些問題變得日益突出，主要是因為IP POP內(nèi)部所需的處理容量不斷增加，當內(nèi)部POP連接成本超過外部連接成本時，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)絡不得不求發(fā)展，無論是對那些傳送電路據(jù)業(yè)務（circuit services）采用SDH或DWDM技術構建的網(wǎng)絡而言，還是對那些傳送數(shù)據(jù)業(yè)務的千兆以太網(wǎng)絡而言都是如此。
一種較具彈性和可升級的方法是設計出一個城域核心環(huán)路——這個環(huán)路要具備以下要點：僅有少量具備IP/MPLS和DWDM功能的節(jié)點組成；通過點對點或環(huán)路連接技術連接到接入節(jié)點上，使用CWDM和千兆以太技術。如果采用這種方法，那IP/MPLS處理就要平均分布在城域上，以便在同一時間提供layer 2業(yè)務（基于layer 2 over MPLS技術）。
為了使城域核心網(wǎng)絡更具成本效益，應用在那些基于環(huán)路拓撲結構的城域核心網(wǎng)絡上的新型節(jié)點架構已經(jīng)得到業(yè)界的重視，這些新興節(jié)點即是所謂的“分組和光路由設備（POE）”。
3、“分組和光路由設備（POE）”：網(wǎng)絡節(jié)點描述
POE節(jié)點架構（參看圖1）是一個IP/MPLS處理引擎和一個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(jié)約才引發(fā)出上述效果。而軟件的集成則使網(wǎng)絡的運營成本大大減少，主要原因是采用了統(tǒng)一的控制面（基于GMPLS技術）和統(tǒng)一的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)。
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IP/MPLS引擎來處理，而電路流量則被G.709轉(zhuǎn)發(fā)器透明傳送。介于DWDM系統(tǒng)和分組/無分組接口之間的彈性交叉點則提供網(wǎng)絡保護功能以及完全彈性。每一個節(jié)點都可以根據(jù)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在一個200公里的環(huán)路拓撲結構里進行32 x 10 Gbit/s波長傳輸，這個DWDM系統(tǒng)也配備了一個具有8個波長和光通道保護功能的OADM。由于集成了可調(diào)ITU-T激光器和可調(diào)OADM，這款DWDM系統(tǒng)具有完全的彈性，通過這些創(chuàng)新和極具成本效益的光器件，這些系統(tǒng)能在使用周期內(nèi)滿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)絡在在面對日益增長的寬帶業(yè)務時所進行的演化之路。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(shù)個本地POP上會獲得一個可升級和彈性網(wǎng)絡，足以應付未來業(yè)務的變化。另外，一個具備分布式layer 3處理能力的城域網(wǎng)絡也為新興設備的應用敞開了大門（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)絡的建網(wǎng)和運營成本，并具有非常好的彈性和可升級性，非常適合城域網(wǎng)絡的特殊需求。最后需要說明的是，這種解決方案從新型光器件技術那里獲益良多，如可調(diào)激光器和ROADM技術。(
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