交換機與路由器的應(yīng)用場景

什么是路由型城域網(wǎng)和交換型城域網(wǎng)顧名思義，城域網(wǎng)(MetropolitanAreaNetwork)就是在一個城市范圍內(nèi)所建立的計算機通信網(wǎng)。根據(jù)不同維度，城域網(wǎng)有多種分類方法。比如，按建設(shè)技術(shù)類型，可分為基于SDH(MSTP)、基于WDM、基于RPR技術(shù)，基于CE(電信級以太網(wǎng))等多種技術(shù)架構(gòu)；按規(guī)模，可分為特大、大、中、小等不同規(guī)模；按照選用的設(shè)備類型，則可分為路由型和交換型兩種城域網(wǎng)組網(wǎng)模式。本文主要關(guān)注路由型和交換型城域網(wǎng)的應(yīng)用場景。首先對路由型和交換型城域網(wǎng)的概念做一個簡要介紹。從網(wǎng)絡(luò)層次而言，城域網(wǎng)一般分為三層：核心層、匯聚層、接入層。核心層負(fù)責(zé)交換數(shù)據(jù)包，實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的高速轉(zhuǎn)發(fā)，所以核心層的設(shè)備要求交換容量、轉(zhuǎn)發(fā)快、高穩(wěn)定性。匯聚層隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，防止其不斷變化對骨干網(wǎng)造成影響，引起網(wǎng)絡(luò)振蕩，同時控制路由表的大小。接入層則負(fù)責(zé)將終端用戶接入到網(wǎng)絡(luò)，具有網(wǎng)絡(luò)接口類型豐富，接口數(shù)量多的特點。按中國電信早期定義，路由型和交換型型城域網(wǎng)的主要區(qū)別在于核心層采用采用的設(shè)備，如果核心層采用路由器，則成為路由型城域網(wǎng)；如果核心層采用交換機，則稱為交換型城域網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖：早期路由型和交換型城域網(wǎng)的另一個區(qū)別在于：在路由型城域網(wǎng)中，專設(shè)MPLSPE旁掛在匯聚交換機旁，可以開展MPLSVPN業(yè)務(wù)；而在交換型城域網(wǎng)中，無PE設(shè)備，同城企業(yè)采用VLAN技術(shù)實現(xiàn)互聯(lián)。對于個人寬帶業(yè)務(wù)和LAN專線接入業(yè)務(wù)，兩種類型城域網(wǎng)無本質(zhì)差別。通過以上比較，我們可以看到，從本質(zhì)上說，路由型城域網(wǎng)的POP點在城域網(wǎng)的匯聚層，而交換型城域網(wǎng)則是骨干網(wǎng)在本地的延伸網(wǎng)?，F(xiàn)在提到路由型城域網(wǎng)的概念和早期的略有差別，現(xiàn)在的路由型城域網(wǎng)除了核心設(shè)備是路由器以外，城域網(wǎng)匯聚節(jié)點也一般要求是路由器，這個層次的路由器作一般稱為SR（業(yè)務(wù)路由器）。本文中，路由型城域網(wǎng)就是指這種核心、匯聚都采用路由器組網(wǎng)，交換型城域網(wǎng)核心、匯聚都采用交換機組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。很多人認(rèn)為，和路由型城域網(wǎng)相比，交換型城域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)安全、可靠性、業(yè)務(wù)承載等方面有諸多不足，新的城域網(wǎng)建設(shè)應(yīng)該主要考慮路由型城域網(wǎng)。其實，在筆者看來，這里面存在一種普遍的誤解，因為隨著技術(shù)、業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，交換型、路由型并不存在取代的關(guān)系，而是根據(jù)不同的業(yè)務(wù)特征，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，建設(shè)模式等各自有自己的用武之地。路由型和交換型城域網(wǎng)的特點及適用場景首先，我們從城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的發(fā)展變化、交換機技術(shù)的發(fā)展等幾個方面進行一個簡單的介紹和回顧，進而分析兩種不同類型城域網(wǎng)的特點和應(yīng)用場景。從業(yè)務(wù)特征看，不同運營商建設(shè)城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)重點有所不同。如電信的城域網(wǎng)主要承載個人寬帶業(yè)務(wù)及大客戶接入業(yè)務(wù)；移動的城域網(wǎng)分為CMNET和IP專網(wǎng)兩部分，前者主要承載家庭及普通集團客戶的接入，后者重點在基站接入及重大企業(yè)客戶接入；而廣電建設(shè)城域網(wǎng)的主要作為雙向網(wǎng)改造中交互電視的承載網(wǎng)承載部分視頻及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。從承載業(yè)務(wù)的種類看，除了傳統(tǒng)的個人寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及大客戶接入業(yè)務(wù)，一些新業(yè)務(wù)，如IPTV、VOD點播、視頻監(jiān)控等蓬勃發(fā)展，尤其是視頻類業(yè)務(wù)的發(fā)展，對城域網(wǎng)的帶寬、Qos保證、網(wǎng)絡(luò)可靠性等提出了非常高的要求。以IPTV為例，即使考慮普通的標(biāo)清格式，每個點播流至少需要保證2M的帶寬，而現(xiàn)在一般家庭都不止有1部電視，如果再考慮到個人寬帶業(yè)務(wù)，則每個家庭至少需要8—10M的帶寬。以一個中等規(guī)模的城市50萬家庭計，則個人業(yè)務(wù)總的帶寬需求就是5T，即使考慮到收斂比、點播率、等因素，城域網(wǎng)核心層也需要數(shù)百G的交換能力，而這僅僅是只考慮的個人業(yè)務(wù)?？紤]到各類業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求的不斷增長，運營商各自為自己制定了目標(biāo)。比如中國電信計劃2010年底可以為高端用戶提供20M的接入能力；廣電NGB計劃5年內(nèi)為個人家庭提供100M的帶寬；國家電網(wǎng)也積極提入到三網(wǎng)融合的浪潮中來，其目標(biāo)則是為用戶提供300M的帶寬！從運營商的規(guī)劃我們可以看到，寬帶化是大的方向，城域網(wǎng)的核心設(shè)備必須具備T比特級別的交換能力。從城域網(wǎng)的架構(gòu)來看，扁平化是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的另一個趨勢。扁平化的好處是顯而易見的：網(wǎng)絡(luò)層次的簡化使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰，管理維護更加方便，機房、用電、維護等費用大大降低；路由跳數(shù)的減少使時延更小，用戶有更好的業(yè)務(wù)體驗。扁平化的一個重要手段是接入網(wǎng)的簡化，具體來說就是PON技術(shù)，尤其是EPON，在接入網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在的接入網(wǎng)建設(shè)，無論是電信的接入網(wǎng)改造還是廣電的雙向網(wǎng)改造，都是在“光進銅退”的目標(biāo)下，廣泛采用EPON來實施的，常見的組網(wǎng)方式包括FTTB+LAN，F(xiàn)TTB+EOC，甚至FTTH。過去的EPON設(shè)備多是獨立的盒式設(shè)備，端口密度小，容量低，業(yè)務(wù)功能簡單；而現(xiàn)在運營商多采用的是EPON和三層交換機結(jié)合的一體化設(shè)備，尤其是和大容量、多功能交換機的一體化融合。EPON作為插卡的形式插入交換機的機框中（可以插多塊EPON卡），這樣就把EPON的OLT部分和匯聚層交換機融為一體，進一步簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這樣做的另一個好處是使業(yè)務(wù)處理更加靈活方便，比如靈活QinQ技術(shù)、VLAN的三層終結(jié)，甚至MPLSVPN業(yè)務(wù)等。目前業(yè)務(wù)性能最高的一體化設(shè)備可以提供160個PON口，充分滿足運營商高帶寬、大容量的接入要求。從交換機本身的發(fā)展來看，其業(yè)務(wù)能力有了長足發(fā)展。以往人們經(jīng)常詬病的安全、可靠性、Qos能力、業(yè)務(wù)承載等方面有了極大改變。例如，現(xiàn)在多數(shù)交換機和路由器的轉(zhuǎn)發(fā)機制類似，都是采用逐包最長匹配算法，避免了由精確匹配帶來的安全性問題；一些高端交換機除主控板、電源、風(fēng)扇等采用冗余設(shè)計外，交換網(wǎng)也采用獨立的硬件架構(gòu)，可靠性進一步提升，和核心路由器具有同樣等級的可靠性設(shè)計。在業(yè)務(wù)上，以往只有在高端路由器上支持的MPLSVPN、IPv6等特性，目前在中、高端交換機上也支持的比較好，例如，現(xiàn)在多數(shù)中、高端交換機在支持MPLSVPN方面，不僅支持MPLSBGPVPN，還支持二層VPN技術(shù)，比如VPLS、VLL，某些廠家甚至可以支持PBBVPN，方便運營商開展各種形式的以太網(wǎng)專線業(yè)務(wù)，為大客戶提供服務(wù)。再有，以前人們認(rèn)為交換機Qos能力差的一個重要原因就是交換機的緩存太小，這樣容易導(dǎo)致在突發(fā)流量下交換機丟包。近兩年，這個情況也得到了很大的改觀，現(xiàn)在部分廠家的核心交換機同樣支持高速接口（例如10G）下的大緩存，緩存時間達(dá)到和核心路由器同等級別的200ms！通過以上分析，我們可以看出，現(xiàn)代路由器和交換機的差別越來越模糊，業(yè)界主流廠商的某些產(chǎn)品從傳統(tǒng)的角度已經(jīng)很難說清是交換機還是路由器。除了剛才提到的改進，和路由器相比，交換機也有其自有的優(yōu)勢：高性價比、高交換能力、高端口密度。同等轉(zhuǎn)發(fā)性能的產(chǎn)品，交換機具備明顯的價格優(yōu)勢。業(yè)界目前核心交換機單機可以支持近600個萬兆接口，交換能力近7T。當(dāng)然，交換機的提升并不意味著交換機可以取代路由器，路由器在接口豐富程度、大路由能力、多框級聯(lián)等等方面還是有自己的特色和優(yōu)勢。在實際的城域網(wǎng)建設(shè)中，需要根據(jù)業(yè)務(wù)特點、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、資金預(yù)算等多方面評估到底采用路由型城域網(wǎng)還是交換型城域網(wǎng)。從承載業(yè)務(wù)的角度看，如果是建設(shè)視頻專網(wǎng)或者以視頻業(yè)務(wù)為主的網(wǎng)絡(luò)，比如IPTV承載網(wǎng)或VOD點播專網(wǎng)，由于視頻業(yè)務(wù)大帶寬，流量穩(wěn)定（統(tǒng)計意思上）的特點，采用交換型城域網(wǎng)無疑是比較合適的。交換型城域網(wǎng)為視頻業(yè)務(wù)提供一個高速交換，暢通無阻的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。再比如，在城域范圍內(nèi)為企業(yè)提供以太網(wǎng)專線業(yè)務(wù)，不論是采用簡單的VLAN、QinQ技術(shù)還是比較高級的VPLS或PBB技術(shù)，交換型城域網(wǎng)都是不錯的選擇。上海信網(wǎng)、重慶網(wǎng)通，都是通過交換型城域網(wǎng)來開展以太網(wǎng)專線業(yè)務(wù)，取得了不錯的效果。從網(wǎng)絡(luò)規(guī)模上說，對于大型、超大型城域網(wǎng)，承載綜合性業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，一般適合采用路由型城域網(wǎng)，因為此時