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網路技術  

如何建構‘多服務’邊緣網路設備

上網時間: 2003年06月28日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:網路  邊緣  設計  介面  架構 

儘管對10/100Gbps核心網路的投資依然低迷,但邊緣網路和企業網路設備廠商仍在繼續開發新產品,雖然與以前相較,其節奏更慢,規模也更小。這是因為他們的預算已經被大幅削減,所以他們關注的焦點不再是產品的上市時間,而是‘上市成本’。不過,儘管節省資金和有效利用資源是現在的遊戲規則,但對於那些仍想有所作為的嵌入式系統開發商來說,依然存在很多商機。

網路的核心是處於固定架構內的大型快速光纖管道,這些固定架構基於少量的協議,其中居於主導地位的是同步光纖網路(Sonet)。核心網路設備的首要用途是不受阻礙地快速傳輸網路的資料串流。鑒於許多曾經是集中化的服務和功能已經移到網路邊緣,因此需要實現的I/O介面範圍通常僅限於少量的高速光纖線路。

但在網路的邊緣,情況則非常不同。這裡存在一系列不同的網路接取技術,從T1/E1和DS3/E3銅線網路到2.5G和3G等無線技術。這裡還混合使用了不同的協議,例如訊框中繼、非同步傳輸模式(ATM)和乙太網路等。圖:核心網路依然扮演著資料傳輸中心的角色,但邊緣網路已成為大多數資料配送和管理活動的產生地。

服務供應商已經認識到要想從簡單的接取網路獲利是非常困難的,所以目前他們正提供一系列服務,包括防火牆、虛擬專用網路、按需分配頻寬以及針對資料網路的病毒防制功能。諸如語音郵件、呼叫等待和來電顯示等傳統的語音服務也已經轉移到網路邊緣。

擴展基礎架構

這樣便出現了新的‘多服務’邊緣網路,它需要具可擴充性的網路設備,以支援各種各樣的介面、功能和服務。為此,通訊設備開發商要求嵌入式系統開發商提供能夠快速、具成本效益地滿足他們各種需求的建構模組。成功的嵌入式系統開發商必須擁有專注於CPU、I/O和系統基礎架構的技術專家、工程師和產品專家,因為任何基礎的運算系統都需要這三種建構模組。

今天的CPU產品必須將通訊技術整合在核心設計中。嵌入式系統開發商需要提供兩類CPU:一種是通常基於X86或PowerPC的通用型CPU;另一種是專為I/O應用和資料封包處理而定製的處理器,包括網路處理器或類似的元件。

通用CPU必須管理網路設備,這些設備為主機系統提供一系列系統功能,包括執行、管理、維護和指配(provisioning)等,涉及管理一個網路、設備或交換機安全性的所有行為。這類CPU產品提供的高階處理器(主要是X86和PowerPC)具有這樣的記憶體或記憶體件:它們具有足夠的靈活性,可與PCI等資料匯流排介面以及與分組交換架構進行介面,如PICMG 2.16標準。作業系統通常選用非即時嵌入式作業系統,如Linux等。

瞄準I/O和封包處理應用的第二類CPU產品具有與內部架構連接的網路處理器或PowerPC處理器,這種內部架構針對行動資料封包的任務做了高度最佳化。這些CPU產品執行VxWorks和嵌入式Linux等即時作業系統,而且必須能支援多種多樣的I/O介面。

兩類CPU都以各種不同的外形規格提供,儘管通訊設備開發商更喜歡CompactPCI、PCI Mezzanine Card(PMC)或者兩者的混合形式。

I/O方面的挑戰不容小視。嵌入式系統開發商不僅必須提供從乙太網路、T1/E1到DS-3和OC-x的一系列I/O介面,而且還必須提供執行在它們之上的協議,獲得並維持各種規格的相容和認証。嵌入式系統開發商必須與網路架構的新興趨勢保持同步。但最重要的是,I/O產品必須是可擴展的,允許網路設備開發商只需付出很少的開發努力,就可以整合一系列介面或轉移到新出現的I/O技術上。

簡化模組的設計

為了達到所有這些目標,嵌入式系統開發商需要把他們的I/O產品線重新調整成使用通用硬體和軟體架構的系列產品。這使他們能以各種不同的外形規格提供廣泛的產品類型,並使他們可以開發和維護所需的驅動程式和協議。這種簡化的模組方法可以減少通訊設備開發商的開發時間和工作量,同時又帶給他們所需的靈活性和可擴充性。

許多通訊設備開發商的業務模式一直在穩步改變。隨著時間的推移,他們已經從硬體╱軟體╱系統整合商演變成以軟體為主的開發商。在目前的市場環境中,各家公司正把基於開放架構嵌入式產品的常用通訊設備外包給其他公司設計,而將軟體開發作為體現產品個性化的最終標志,它是寶貴的知識產權(IP)和所謂的秘密武器。

通訊設備開發商需要基礎的建構模組:機殼、背板、電源和散熱管理系統。但他們也需要嵌入式開發商將CPU和I/O硬體與相應的驅動程式和其它‘膠合’軟體整合在一起。

如果嵌入式系統開發商在通訊領域擁有合適的產品和專業技術,那麼他們能很容易地提供這種加值服務。系統需要能支援高可用性的標準,而且許多系統必須滿足網路設備建構系統(NEBS)的抗震動規格,它是Telcordia公司為電信局端設備制定的標準。嵌入式系統開發商必須對所有必需的零組件進行互通作業性測試,以確保它們將可以在一起工作。

在網路邊緣的多數網路設備、系統和服務常常會推動對定製產品的需求。這聽上去是一件不可能完成的任務,但它不僅能實現,而且能以高效、低成本的方式實現。秘訣在於嵌入式系統設計所採用的模組化方法。硬體和軟體產品可以在多個層次上進行設計,每個連續層與它的合作層之間採用一個公共或標準的介面。

這決不是一個新概念。然而,許多開發商沒有有效地應用這種方法。大多數開發商專注於單一領域的專業技術,只提供所需三種建構模組中的一或兩種。通訊設備開發商可能需要整合來自多個供應商的建構模組,因而無法充分發揮模組化架構的優勢。

大規模定製平台

汽車製造商已經採用了一種類似的模組化方法,即大規模定製,並取得了成功。該方法使汽車製造商能製造和維護多種多樣的汽車,因為它們全部採用統一的元件和平台。嵌入式系統開發商也能採用這種方法開發一系列產品,並將它們整合在為單個客戶定製的產品中。

我們可以用‘網路刀片’(network blade)作為例子來說明這一點。簡單地說,Blade功能相當於一個‘中繼’(trunking)介面。它必須連接多種T1/E1線,處理語音和資料,承載一系列協議和管理介面(如SNMP),並執行網路設備開發商設計軟體或IP。這是運算和I/O混合的典型案例。

這樣的產品可以從頭開始開發,即逐一設計T1/E1電路、用於封包交換背板的乙太網路、嵌入式處理器和用於管理的串列埠,然後編寫軟體將所有這些整合在一起。根據具體的技術要求,這可能要花費開發商6到12個月的時間。

一種更高效的方法是設計一系列模組化的CPU和I/O產品。硬體可以採用現有的CPU‘刀片’來建構,並將I/O板嵌在PMC等夾層卡中。它也可以採用現有的I/O‘刀片’來建構,並將處理器置於PrPMC(處理器PMC)等夾層插槽中。軟體建構模組包括那些用於T1/E1線路維護的模組、SNMP模組以及所有重要的應用編程介面(API)。所有這些步驟可以在幾個月內完成。

作者:Rubin Dhillon


業務發展部副總裁


SBS Technologies公司





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