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建構下一代網際網路節點

上網時間: 2007年08月15日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:接取點  路由器  邊緣  Points of Presence  router 

傳統上,由於路由器分佈密度低,壽命期也只有兩年,因此服務供應商的網路必須採用依賴於接取層、邊緣層和核心層的分層拓樸結構。儘管分層結構提供了一種模組化設計方法,但網際網路節點(PoP)中太多的特殊特性,卻佔用了內部節點(intra-PoP)網路中昂貴介面埠的絕大部份,阻礙了可能承載可產生收入之資訊串流的WAN埠,增加互連複雜性和費用,並帶來維護、配置和執行方面的挑戰。

圖1顯示了傳統的分層PoP。服務供應商已經部署了冗餘路由器來提高可用性。

在圖1中,路由器根據他們所扮演的核心、匯聚和邊緣設備等角色,分別建構在各自的層內。透過增加額外路由器可以調整每個層的容量,其代價是增加了環繞各層的互連鏈路。每一層路由器都具有某種專用功能,因此管理這些路由器可能要求獨特的配置和任務。

以這種方式增加設備可以提高彈性,但是冗餘系統之間的交叉連接可能會減少產生收入的埠。分層架構越來越高的複雜性以及頻寬密集、高性能應用的部署正將這種傳統的拓樸結構推向極限。

供應商必須在邊緣網路中有效地提供一系列可獲利的IP服務,以增加單位用戶平均收入(ARPU)。但由於配置和管理多個新增路由器來執行新服務所需的投資成本越來越高,因此,嚴格分層的PoP很難提高獲利能力。

為了處理客戶服務等級協議並確保高可用性,服務供應商通常利用多個PoP位置來建構巨大的網路。為了提供服務品質和性能等級並保持網路的可維護性,簡化的設計能夠更方便地建構具有更高可用性和靈活性的彈性網路。由於PoP本身會趨於統一,因此也能簡化整個骨幹網路。

利用具備多種介面類型(如銅和光介面)的高密度、靈活路由器,服務供應商可以摺疊(collapse)傳統的多層網路拓樸(圖2),同時依靠產品和服務的差異化,在市場中樹立競爭優勢。

邊緣、匯聚和核心層的整合,能讓網路使用更少的路由器,相對降低資金和營運開銷。此外,由於需配置的節點更少,因此也能更容易地提供服務。

圖1:傳統的層次化PoP。
圖1:傳統的層次化PoP。

圖2:摺疊式的核心替代方案。
圖2:摺疊式的核心替代方案。

為設立摺疊式(collapsed)的PoP架構,路由器應具備下列功能:

1. 核心路由器中的IP服務功能

2. 豐富的介面類型

3. 密度和高可用性

4. 實體和邏輯上的可擴展性

5. 可維護性和可靠性

核心路由器中的邊緣功能

一般來說,邊緣和核心路由器的要求是不同的。核心IP/MPLS路由器傾向於扮演較簡單的角色;主要考慮的是直接轉發速度,而大多數服務製作和其它形式的網路智慧都將來自邊緣網路。

儘管核心路由器也牽涉到流量工程判斷、解釋QoS標記、基於過濾的轉發和其他流量處理功能,但多重邊緣路由器允許供應商將多種不同的ATM和訊框傳送網路統一到單一IP/MPLS基礎架構之上,同時利用先進IP服務產生新的收入。其中,必要的功能包括服務的匯聚和分配。

這些邊緣路由器必須支援配置各種第二層和第三層業務。它們也可能需要在MPLS網路上模擬ATM和訊框傳送服務或乙太網路服務。因此邊緣路由器需要很多種介面類型,而且也需要電路和傳送介面。圖3為服務供應商期望的邊緣和核心功能的差異。

圖3:路由器的邊緣和核心功能。
圖3:路由器的邊緣和核心功能。

服務供應商和其他廠商已經意識到,為了以可預測的方式擴展和建構PoP設計,他們需要功能上的重疊。

豐富的介面

為了進一步統一功能,關於邊緣路由器只需要某類介面、核心路由器需要其他介面的舊規則必須重新加以修訂。通常認為核心路由器只需要實現大的光介面,不需要高密度、低容量的介面。實際上,這種限制導致了核心路由器缺乏靈活性,並很快被淘汰。

密度和高可用性

帶靈活介面的高密度路由器可以在不增加系統的情況下提高網路容量,因此可減少設備數量,並使網路更加簡單和穩定,降低了投入和營運成本。

更大的密度可以使單一系統具有更多埠,有利於減少連接次數,降低整個設備的延遲。在更大的系統級密度條件下,服務供應商可以在不影響網路拓樸的情況下增加新用戶。

然而,只有在彈性夠高時,這些更大密度的優勢才不會被網路當機抵銷。為避免災難性故障,以及滿足服務等級需求,路由器必須消除單一故障點。像分離式控制和數據平面等系統級功能,以及模組化作業軟體等,可透過隔離進程和流量來避免攻擊。將包含管理在內的各個功能分配給不同的處理器,可使系統免於攻擊。

可擴展性

在統一PoP中的可擴展性問題僅是提供更高的密度,並在軟體中支援邊緣功能。這些功能通常比核心功能更複雜,在很多核心路由器中並未得到很好的支援。

跨平台共享-再使用介面的能力為升級提供了靈活性,保障了初期投資。這是隨著網路流量負載的增加,允許可預測成本成長的一部份。

最後,有一種相對較新的功能,稱為邏輯路由,已被供應商有效地用來擴展網際網路、VoIP或VPN流量等功能的路由資源。

可擴展性的其他考量包括:

純升級路徑:介面模組化

隨著流量等級的提高,廠商必須在不中斷網路服務的條件下升級網路基礎架構。擴展現有的路由器和再使用介面,可大幅降低升級PoP中基礎架構帶來的影響。在升級廠商產品環境中的軟硬體時需要不間斷路由(NSR)在線軟體升級(ISSU)功能,特別是在骨幹網路中,因為這些網路環境要求提供電信級服務品質的網路可靠性和可用性。

虛擬化:邏輯路由器

邏輯路由允許服務供應商將單一實體路由器劃分成多個邏輯路由器,其中每個邏輯路由器執行獨立的路由任務。這將確保能向那些希望分開不同用戶流量或流量類型的廠商提供安全性和完整性。邏輯路由的靈活性還能增強和調整其網路運作,使網路在不部署額外實體路由器的情況下就能提供不同的服務。

有了邏輯路由器後,服務供應商可透過將網路層次統一到單一可用的路由器,或透過多機箱路由器調整中型到大型PoP中的服務,以管理其設備投資計劃。此外,透過更好的資產分配,改善網路邊緣的成長管理模式以及降低實體網路拓樸的複雜性,邏輯路由器還可以減少營運開支。

作者:Brad Gray

亞太區副總裁

Juniper Networks




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