从业务承载和成本约束的角度看城域网的技术选择

经过几年的探索和实践,人们对网络和业务承载、成本约束的互动关系有了更清晰的认识和把握。业务需求和成本约束指明了网络的基本架构,而网络架构往往又制约了业务发展的潜力。

城域网建设应均衡性能与成本

网络和业务驱动、成本约束之间的互动关系在骨干网和接入网的层面显得特别清晰。骨干网由于节点数量有限,人们对骨干网的要求往往更偏重于业务承载的性能,倾向于采用更先进的技术,以达到更好的业务承载、业务管理和安全性能,甚至为不同类型业务的承载而建立多个骨干网也是合理的选择。运营商为高价值业务而建专用承载网就是一个流行的策略。在这种“性能优先”的策略下,骨干网层面的技术已完全统一于大容量、高性能的路由器和大容量、长距离的光传送设备。以此相反,接入网由于量大面广,成本约束成了首要因素,接入网一般只部署基本的连接功能和少量必要的智能,在接入网层面占主导的是“成本约束”的策略。

城域网位于中间层次,是骨干网和接入网的结合部分,同时具备了骨干网和接入网的部分特点,其基本特征就是“性能和成本的均衡”。城域网的核心部分应优先考虑提升性能,而城域网接近接入网的部分应更多地考虑降低成本。

城域网技术的选择

1. 城域网技术的起源

城域网由于同时具备了骨干网和接入网的部分属性,在技术上也呈现出复杂和多样化的特点。从技术的起源来看,获得较多关注的主要有三类技术:

·来源于IETF的IP/MPLS技术,包括核心路由器、边缘路由器(包括BRAS和SR),还包括在路由器平台上进行功能裁减所得到的以太业务交换机(又称为L2PE或VPLS交换机)。

·来源于IEEE的交换机技术,包括传统的L3/L2交换机及其改良技术,如PBB/PBB-TE(又称PBT)、EAPS、RPR等,它们分别从扩展性、快速网络保护等方面提升了交换机的性能,使交换机能够适应大范围的电信部署和更高等级的业务需求。

·来源于ITU-T并借鉴了IETF和IEEE技术的传送技术,包括MSPP/MSTP(又称EoS)、EoWDM和TMPLS等技术,使得传送设备能够从网络接口、交换内核等层次适应分组业务的传送。

可以看到,城域网几乎成为所有传送技术的竞技场。这在给人们带来了丰富选择的同时,也带来了相当的困惑,城域网的技术选择究竟应该基于什么样的准则呢?

目前看来,城域网的核心层基于IP/MPLS路由器和智能光传送设备是毫无争议的,城域网的汇聚层应基于电信级以太网(Carrier Ethernet)技术也是多数人的共识。在城域网核心路由器的边缘分布着各类边缘路由器,如BRAS、SR等。目前的争议在于“电信级以太网”具体应该采用什么样的技术。城域以太网论坛(Metro Ethernet Forum)把电信级以太网定义成是一种业务,而该以太业务的物理承载技术却可以是任意的。于是就有了各种各样的电信级以太技术,如Ethernet over Fiber,Ethernet over SONET/SDH,Ethernet over RPR,Ethernet over MPLS,Ethernet over WDM,Ethernet over PBB/PBB-TE,Ethernet over TMPLS,Ethernet over ATM等等。只要某种以太承载技术能够满足城域以太网论坛所定义的五个特征——标准化的以太业务、可扩展性、可靠性、业务的可管理性和服务质量,该以太承载技术就可称为电信级以太技术。以此看来,各种以太承载技术在城域以太网论坛的电信级以太网意义下,都是相似的、无差别的技术。为了进一步了解各种城域以太网设备的差异和适用场合,我们应当跳出城域以太网论坛的范畴来看电信级以太网。

2. 主要网络设备发展趋势

路由器

随着业务IP化的进程,路由器逐步发展出复杂而精致的高层智能来更好地适应业务的承载。路由器,特别是边缘路由器,正具有越来越强的“业务感知和适配”能力。基于路由器平台而发展的业务承载设备的主要趋势就是增强对用户、业务和应用的感知能力,对大量的业务流进行精细化的QoS管理,理想的目标是实现每用户、每业务、每应用的独立管理和控制。与此相应,业务路由器平台发展出了强大的网络处理器来对数据流进行L1-L3、部分L4以上的分析和处理,在业务的处理过程中,业务路由器还可能与OSS/BSS系统进行交互。随着业务的复杂化,业务路由器平台甚至还需发展L4-L7层的处理能力,以应付业务复杂化的需求。简而言之,业务路由器承载平台是“业务感知”的承载设备。

传送设备

城域传送设备发展的主要趋势是提高数据业务的承载效率,即从SDH时分传送结构演进到TMPLS分组传送结构,并保留传送网络良好的操作维护、保护等特点,传送网将逐步发展成高效的分组传送网(PTN)。城域传送设备一般只处理L1和L2层。简而言之,城域传送设备可看作是“数据感知”的承载设备。

交换机

交换机发展的主要趋势是增强可扩展性、可管理性和网络保护,以使交换机技术能够从企业范围的部署扩展到更大规模的城域范围的部署。交换机平台一般只需具备L1、L2和部分L3层的处理,不具备更高层次的智能。简而言之,交换机平台可看作是“IP感知”的承载设备。

三者的主要区别在于参与处理的层面不同,现阶段也具有不同的智能。路由器平台的业务承载智能较高,交换机和传送平台较弱。反之,从设备成本来比较,路由器平台一般也较高,交换机平台和传送平台较低。

3. 城域网主要设备分析

从这些特性可知,路由器平台较适于部署于靠近城域核心的位置,而交换机、传送平台较适于部署于靠近接入的位置。路由器平台用于处理较复杂的网络智能(如基于流的精细化QoS管理、接入网的层次化QoS管理,用户接入管理,动态策略执行等),主要用于承载IPTV、NGN、3G、大客户业务等较高价值的业务。传送平台由于兼具TDM和数据业务的支持,传统上用于提供大客户专线业务,交换机传统上则主要用于宽带上网业务的承载。传送平台所引入的PTN/TMPLS技术,交换机所引入的PBB/PBB-TE技术,可部署于靠近接入侧的网络来承载IPTV、NGN、3G等业务,而把复杂的网络智能提交给上层的路由器或以太业务交换机来处理。

应用到实际部署上,如果运营商出于性能和业务管理的考虑,采用多个城域承载网的策略,那么路由器平台的方案适于承载高价值业务的精品网,而交换机、传送平台适于普通的互联网业务。如果运营商出于网络融合的考虑,在城域网采用单一物理网络承载所有业务的策略,那么路由器平台适于城域网的靠近核心的部分,而交换机、传送平台适于城域网的靠近接入的部分。至于相对份额,与运营商的业务和网络定位有关。如果运营商更强调网络的多业务承载性能,包括精细化QoS管理、业务的虚拟隔离能力、网络智能部署的灵活性和可扩展性、安全性等因素,那么路由器平台的部署范围应当更深入一些。如果更强调成本的因素,那么路由器平台的部署深度可适当浅一些。

在业务路由器平台上,经过适当的功能裁减,保留所有的业务承载所必需的特性,如海量QoS队列、层次化QoS管理、业务识别和感知能力、用户接入管理、安全功能、后台BSS/OSS集成、以太业务功能等等,删除一些城域内部不必要的功能(如边界路由、IP-VPN、ATM/FR/以太互通等),就得到了所谓的以太业务交换机(又称为L2PE或VPLS交换机)。在较低的网络层次,用以太业务交换机来代替全功能的业务路由器,可在不影响业务承载性能的前提下,大幅度降低全网的总体成本。这种基于业务路由器/交换机平台的L3+L2混合部署方式,在近年来国内外多个有着显著影响的精品业务网络里得到了商用部署。实践表明,基于业务路由器平台的VPLS网络能够以合理的成本实现苛刻的每用户、每业务、每应用独立的精细化管理的目标,其功能和性能与全路由器构成的城域网相当,而总成本能够大幅降低约三分之一。

在原有的SDH传送平台上增加数据处理功能而发展出的MSTP中,数据和TDM的交叉是分离的。PTN创新了传送设备的体系架构,能够支持统一的TDM和分组交换,并提供灵活的光层传送功能。TMPLS是PTN分组交叉的核心技术,它简化了MPLS数据转发面,引入了传送风格的OAM和保护技术,并重用了原有的传送平台控制技术ASON/GMPLS。PTN/TMPLS由于简化了MPLS数据平面,使传送成本得以大大降低。PTN通过Ethernet over TMPLS来提供电信级以太业务。

综述

综上所述,城域网的业务需求和建网成本是平衡城域网技术选择的二个最主要的因素,多业务承载和每用户、每业务、每应用独立的精细化管理目标要求把路由器平台部署到更低的层次,而成本的约束却限制了路由器平台在较低层次的应用。综合考虑业务需求和成本的因素,可以设想以下的多层次分布结构:全功能路由器和智能光传送设备置于城域网的核心,以下是以太业务交换机,再以下是内置数据处理功能的传送平台(MSTP或PTN/TMPLS),或增强了扩展性和快速网络保护功能的交换机(PBB/PBB-TE),最后是接入层设备。除了全功能路由器和接入层设备是必须部署的以外,其他各层次从业务传送的角度来说都是通过简化部分功能,来实现不同程度的性价比,可适合不同层次的需求。网络的智能程度,业务的承载性能,用户和业务的精细化管理能力随着IP/MPLS技术的深入而得到增强,相应的代价是增加了网络的复杂性。网络设计者的任务就是综合考虑业务传送需求和成本约束,在网络满足于业务需求并适度超前发展的前提下,确定合理的技术组合方案和演进路线。

作者:张立新   来源:泰尔网
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