向40G 的平穩(wěn)過渡

版本1.0|2010年1月

目錄

執(zhí)行摘要

爆炸式增長的移動視頻需求

視頻對吞吐量的影響

遷移到40G-LTE

RADISYSATCA4.0平臺

向40G邁進(jìn)

40G部署模式

經(jīng)驗(yàn)至關(guān)重要

不斷前進(jìn)

參考

執(zhí)行摘要

盡管經(jīng)濟(jì)低迷，移動數(shù)據(jù)和視頻服務(wù)的使用量依然在顯著增長。作為4G組成部分，當(dāng)移動網(wǎng)絡(luò)部署了更快的有效訪問速度時(shí)，這樣的增長必將加速發(fā)展。更快的訪問速度將對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所需的帶寬產(chǎn)生雪球效應(yīng)?；谙冗M(jìn)TCA(ATCA)進(jìn)行藍(lán)圖構(gòu)建的電信設(shè)備制造商(TEM)可選擇將其平臺從10G輕松過渡到40G來提供更大網(wǎng)絡(luò)帶寬。在專為此過渡設(shè)計(jì)的40GATCA系統(tǒng)中，可輕松地重復(fù)使用他們現(xiàn)有的10G資產(chǎn)（如刀片服務(wù)器和軟件）。RadiSysATCA4.0平臺正是為此而設(shè)計(jì)。該平臺不僅僅提供了ATCA上市時(shí)間的優(yōu)勢，還可以保護(hù)投資，讓TEM以其自己的節(jié)奏享受系統(tǒng)遷移的過程。

然而，對于沒有為40G設(shè)定產(chǎn)品藍(lán)圖的TEM而言，情況則有些麻煩。首先，通過軟件增加功能以支持下一代標(biāo)準(zhǔn)大概可行，如LTE.1。但是由于過時(shí)的平臺架構(gòu)，系統(tǒng)逐漸會出現(xiàn)容量不足，無法提供最佳性能的問題。長遠(yuǎn)來看，這種方式對于應(yīng)對2012年及此后預(yù)期的爆炸式移動網(wǎng)絡(luò)流量的增長是捉襟見肘的。我們需要的是具有高速交換能力的真正40G系統(tǒng)，無需強(qiáng)制軟件和硬件升級，即可調(diào)適原先的10G組件。此產(chǎn)品白皮書闡述了部署40G系統(tǒng)迫在眉睫的原因以及RadiSys如何從10G向40G平穩(wěn)過渡。爆炸式增長的移動視頻需求2

對移動流量進(jìn)行預(yù)測之后，不大可能過高估計(jì)未來移動數(shù)據(jù)需求。移動視頻尤為如此—最快發(fā)展部分—占2013年整個(gè)流量的64%，如圖1所示。就全球而言，至2013年，移動數(shù)據(jù)流量將以每年翻番的速度增長，在2008年和2013年之間增長66倍，年復(fù)合增長率(CAGR)達(dá)131%。拉丁美洲將是所有區(qū)域中移動數(shù)據(jù)增長最快的，年復(fù)合增長率(CAGR)達(dá)166%。

圖1.Cisco預(yù)測的移動數(shù)據(jù)流量（來源：Cisco2，2009年）

某種程度上講，每個(gè)移動用戶對這些顯著增長的數(shù)據(jù)都有貢獻(xiàn)，他們在十年間（從2005至2015年）產(chǎn)生了約450倍的流量增長。其主要原因在于筆記本的更高配置和擁有高速、高質(zhì)量視頻的下一代手機(jī)的適用性。例如，一部高端手機(jī)（如iPhone或黑莓）能產(chǎn)生比30部基本功手機(jī)更大的數(shù)據(jù)流量。而且很多歐洲移動運(yùn)營商通過提供價(jià)格和速度可媲美固定寬帶的移動寬帶服務(wù)鼓勵用戶消費(fèi)更多網(wǎng)絡(luò)帶寬。

視頻對吞吐量的影響

顯然，LTE是為應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)流量巨大增長而定義。LTE期望實(shí)現(xiàn)目前3G/HSPA網(wǎng)絡(luò)3頻譜效率的2至4倍，3這是大范圍新服務(wù)所需的增長。單論呼叫服務(wù)，當(dāng)用戶從純語音向視頻呼叫轉(zhuǎn)變時(shí)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)背板的吞吐量則大約需增加四倍，如圖2所示。在此例中，未來網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)將要求從5Gbps增加到20Gbps背板，即便它們未觸及數(shù)據(jù)包。為下一代網(wǎng)絡(luò)鋪平道路，從10G到40G過渡將會讓背板吞吐量提高四倍。

圖2.視頻要求更大帶寬

視頻服務(wù)增長將成為移動運(yùn)營商評估新投資的框架?？紤]的新的視頻使用情形很多，如用戶一邊觀看體育館現(xiàn)場直播的比賽，一邊將另一個(gè)視頻下載到手機(jī)。體育迷希望同時(shí)密切關(guān)注周六下午播放的多個(gè)歐洲足球比賽或者美國的NCAA籃球聯(lián)賽。

遷移到40G-LTE

電信和IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合以及帶寬饑渴服務(wù)和應(yīng)用的持續(xù)增長，推動了對新標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和平臺的需求。這種趨勢推動了LTE標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，它為延時(shí)敏感應(yīng)用（如語音和視頻下載）提供了必需的帶寬。這些以及其他大量創(chuàng)新媒體的應(yīng)用將需要50Mbps至100Mbps的上行和下行數(shù)據(jù)傳輸速度。

LTE提供比其前代產(chǎn)品更高的吞吐量（如，四倍的更高下行速度和幾乎八倍的上行速度）、高速數(shù)據(jù)包訪問(HSPA)，如圖3所示。HSPA（高速數(shù)據(jù)包訪問）一種由全球使用GSM的移動運(yùn)營商提供的高速3G數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)。而且，LTE具有更好的設(shè)備邊緣性能、改善的等待時(shí)間和更低的每GB成本，同時(shí)為更多用戶提供更高質(zhì)量服務(wù)(QoS)。

圖3.3G和4G移動網(wǎng)絡(luò)的高峰吞吐量

LTE也預(yù)期不久以后將主要通過固定技術(shù)迎合寬帶市場的需求，這是因?yàn)楣潭夹g(shù)可提供具有競爭力的數(shù)據(jù)速率，協(xié)助運(yùn)營商增加用戶群。提供輕松的遷移路徑，LTE也是3GPP和CDMA運(yùn)營商的共同目標(biāo)，并形成了多種技術(shù)的結(jié)合。

絕大多數(shù)TEM提出的問題是，實(shí)施40G-LTE支持平臺需要多久時(shí)間。時(shí)不我待；到2013年全球移動流量可望增加超過十倍。2全部從頭開始，完成新平臺建設(shè)將需要三年時(shí)間，這只會錯過上述的所有發(fā)展機(jī)會。通過應(yīng)用ATCA，TEM可能節(jié)省一至兩年的開發(fā)時(shí)間，并可在一年內(nèi)部署，因此，可以把握住主要市場時(shí)機(jī)。于擁有向后兼容ATCA解決方案（如在相鄰側(cè)欄中介紹的RadiSysATCA4.0平臺）的TEM而言，要實(shí)現(xiàn)在2010年底之前開始銷售40G設(shè)備，其所處的位置還是很好的。

RADISYSATCA4.0平臺

當(dāng)TEM專注于構(gòu)建下一代網(wǎng)絡(luò)元件時(shí)，他們需要能提供下一代交換能力、電源和散熱系統(tǒng)以及能支持高帶寬應(yīng)用（如LTE、WiMAX、femtocell網(wǎng)關(guān)和視頻）的平臺。滿足這些要求，RadiSysATCA4.0平臺基于公司的第四代先進(jìn)TCA(ATCA)產(chǎn)品，確保向ATCA4.0環(huán)境平穩(wěn)而經(jīng)濟(jì)地過渡。

RadiSysATCA4.0產(chǎn)品是高度可伸縮和密集的產(chǎn)品，它對10G組件的交換和處理能力提供四倍的性能改進(jìn)。RadiSysATCA4.0平臺包括在下一代4G網(wǎng)絡(luò)中部署的一個(gè)40G機(jī)架、40G交換機(jī)和10GBASE–KR/40GBASE–KR4功能背板。40G機(jī)架含有改進(jìn)的單插槽電源以及配合40G背板連續(xù)性的散熱能力。40G交換機(jī)具有行業(yè)驗(yàn)證過的交換機(jī)管理軟件并提供更高的I/O密度和到節(jié)點(diǎn)槽的本地40G交換機(jī)。重復(fù)使用交換機(jī)管理軟件可保證API接入的一致性，從而實(shí)現(xiàn)了對已在現(xiàn)有10G交換機(jī)中開發(fā)的任何系統(tǒng)的重復(fù)使用。

向40G邁進(jìn)

對于TEM而言，改造10G系統(tǒng)來應(yīng)對40G是幾乎不可能的，除非系統(tǒng)是為容納更快背板和交換組件而設(shè)計(jì)。TEM或許可以通過軟件升級添加LTE所需功能延長使用壽命，但這不是通向40G的途徑。從頭開始構(gòu)建定制、性能優(yōu)化、基于標(biāo)準(zhǔn)的40G解決方案的成本可能過高，尤其是在預(yù)算受限的今日經(jīng)濟(jì)環(huán)境中?；蛘?，TEM可使用商用現(xiàn)成(COTS)ATCA組件設(shè)計(jì)系統(tǒng)來減少開發(fā)時(shí)間，甚至可在開發(fā)周期后期進(jìn)行產(chǎn)品決策，因?yàn)槿鏡adiSys這樣的供應(yīng)商已經(jīng)在40G上轉(zhuǎn)并了財(cái)務(wù)和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

為40G選擇一個(gè)ATCA平臺時(shí)，電信設(shè)備開發(fā)商應(yīng)強(qiáng)調(diào)：

1.具有驗(yàn)證過的背板和先進(jìn)交換的經(jīng)全面驗(yàn)證的40G平臺。

2.更低帶寬要求的10G元素的向后兼容性。

3.預(yù)驗(yàn)證40G和10G組件以避免互操作性問題。

4.為平臺提供大量合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)支持以協(xié)助將部署時(shí)間從3年減少到1年。

對于從可升級至40G的10G平臺開始的TEM而言，過渡到40G更加容易。如果10G資產(chǎn)是向后兼容的，則TEM可從投資保護(hù)中獲益，因?yàn)檫@允許他們在40G機(jī)架中部署10G資產(chǎn)。向后兼容性的保證是作為RadiSys的系統(tǒng)集成測試的組成部分提供的。除了硬件，平臺和刀片服務(wù)器管理軟件也需要向后兼容，這可進(jìn)一步減少開發(fā)、測試和認(rèn)證時(shí)間。向后兼容性提供了基于客戶需求分階段部署40G的靈活性。

40G部署模式

使用RadiSysATCA4.0平臺，為40G作準(zhǔn)備的TEM可立即開始部署，平臺由40G機(jī)架、40G背板和高級散熱系統(tǒng)組成，如圖4所示。平臺和刀片服務(wù)器軟件支持10G和40G刀片服務(wù)器，且RadiSys生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)為40G建立了產(chǎn)品藍(lán)圖支持。在此階段中，平臺如10G系統(tǒng)一樣可完全部署。

圖4.40G部署階段

2010年，現(xiàn)有的和新的RadiSysATCA4.0系統(tǒng)可輕松進(jìn)行40G交換更新。同樣，也可能用配有更快的處理器、具有持續(xù)數(shù)據(jù)流的新40G功能刀片服務(wù)器來升級節(jié)點(diǎn)刀片服務(wù)器以支持10G至40G接口。

升級至40G交換維護(hù)了軟件和硬件組件的可重復(fù)使用性，因此，保護(hù)了之前的投資。平臺和刀片服務(wù)器管理軟件原樣保留，只需要重新驗(yàn)證。開發(fā)者可能需要改變一些鏈接到軟件模塊的庫，然而，從10G到40G的遷移相對而言是輕松的?？偠灾?，較之修改上一代系統(tǒng)或從頭開始開發(fā)新系統(tǒng)而言，利用RadiSysATCA4.0平臺可為TEM提供更快的上市時(shí)間、更少的風(fēng)險(xiǎn)、更低的開發(fā)成本和更大的靈活性。

經(jīng)驗(yàn)至關(guān)重要

RadiSys是10G平臺公認(rèn)的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，它實(shí)施最新的運(yùn)算(CPU)、交換、媒體處理和數(shù)據(jù)包處理技術(shù)。為40G（圖5）而準(zhǔn)備，RadiSys自覺作出了讓其現(xiàn)有客戶走在一起的決定，并保證了走向未來的安全道路。

圖5.RadiSysPromentumATCASys-6016

沒有軟件，所有平臺都不算完整的平臺。RadiSys通過其自有軟件以及其他行業(yè)領(lǐng)先者的軟件使該平臺更加完整。所有這些組件都預(yù)先經(jīng)過了健全的集成測試，從而讓RadiSys及其合作伙伴為TEM顯著地減少了開發(fā)時(shí)間和風(fēng)險(xiǎn)。例如，貨架管理（配合HPI）、刀片服務(wù)器管理和電信級Linux都包含在此平臺管理套件中，如圖6所示。

圖6.RadiSys生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴

不斷前進(jìn)

作為領(lǐng)先者利用經(jīng)驗(yàn)和知識來正確預(yù)測需求。一馬當(dāng)先，RadiSys是SYS-601010G平臺的領(lǐng)跑者?；诮?jīng)驗(yàn)構(gòu)筑，RadiSys正在通過RadiSysATCA4.0平臺引領(lǐng)發(fā)展道路。但設(shè)計(jì)精良的平臺僅僅是成功的一個(gè)必要條件，RadiSys已經(jīng)集合了其他關(guān)鍵元件，這些元件集成了生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴的軟件并使用下一代處理器板。進(jìn)一步保護(hù)TEM之前的投資，所有現(xiàn)有的10G處理器板將得到驗(yàn)證并在40G平臺上運(yùn)行?，F(xiàn)在，我們在競爭中保持領(lǐng)先并在下一代移動網(wǎng)絡(luò)的上升通道上取得成功就有了堅(jiān)實(shí)的保障。

有關(guān)RadiSysATCA4.0平臺詳情，請?jiān)L問

http://www.radisys.com/atca4-0.html。

參考：

1 LTE代表未來的演進(jìn)，第四代(4G)移動帶寬標(biāo)準(zhǔn)。

2 來源：來源：Cisco可視網(wǎng)絡(luò)指數(shù)：預(yù)測和方法，2008-201來自2009年6月9日，見：
http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/ns537/ns705/ns827/white_paper_c11-520862.html。

3 來源： http://www.nokia.com/NOKIA_COM_1/Press/Press_Events/Nokia_Technology_Media_Briefing/LTE_Press_Backgrounder.pdf,pg1。