韦乐平　　

　所谓3T网络，即传输链路、传送节点以及业务节点都具有Tb/s级或多Tb/s级的巨大容量。 200715192439574 预计未来10年骨干网所需的容量将至少是目前容量的数十倍上百倍，容量问题将成为21世纪网络的最大挑战，超大容量将成为下一代网络的基本特征，解决网络容量问题将是开发下一代网络的中心。

　　近10年来，全世界电话用户的平均年增长率为6%左右。然而，数据业务的平均年增长率高达25%～40%，远高于电话业务。特别是IP业务正呈现爆炸式增长态势，其规模和业务量已达到了约6～9个月左右就翻一番的地步，比著名的CPU性能进展的摩尔定律还要快2～3倍。就具体业务应用而言，主要有3大类：第一类，大量低延时的数据业务应用（诸如Web浏览）需要高带宽。其中，Web浏览的典型带宽可从数百kb/s到数mb/s，LAN的典型带宽可从10mb/s到1000mb/s；第二类，本身带宽窄，但通信量极大的业务应用（诸如电话、E-mail）也需要很高的网络带宽；第三类，固有的宽带应用更需要高带宽。

　　上述3者结合在一起，形成了巨大的业务量压力，使网络接入和网络核心部分都需要大规模升级扩容。其次，从接入网看，由于一系列宽带接入技术的应用，例如 电缆 电缆 调制解调器、 ADSL ADSL 、以太网等，使接入速率增加了数十至数百倍，导致核心骨干网上的业务流量大大增加。再有，在网络业务组成中将占主导地位的IP业务量的分布模式，将使未来的网络业务量分布从目前的骨干20%与接入80%的模式转变为骨干80%与接入20%的模式，进一步加剧了骨干网容量需求的压力。而且，IP业务量的高度不确定性，使不同路由的负荷会随时发生变化，造成网络资源利用的高度不平衡。

　　骨干网的宽带化不仅涉及传输链路，而且涉及传送节点和业务节点，每一环节的受限都会影响整个网络的容量演进，因而必须有全面的解决方案。下面分别探讨每一环节的容量演进策略。

　　光传输链路容量演进

　　从技术上看，光传输链路的容量主要有两条扩容路线：一条是按时分复用（TDm）方式扩容；另一条是按波分复用（WDM）方式扩容。下面分别论述。

　时分复用系统容量的演进

　　从过去20多年的电信发展史看，光纤通信发展始终在按照电的时分复用方式进行，高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长，目前商用系统的速率达10Gb/s。不少电信公司实验室已开发出40Gb/s的系统，预计在2001年内将会实用化。那么，单路波长的速率是否还能继续攀升？从理论上看，单路波长的传输速率上限主要受限于集成电路硅材料和镓砷材料的电子迁移率；其次，还受限于传输媒质的色散和极化模色散；最后，还受限于所开发系统的性能价格比是否合算。目前看来，材料问题已不是主要限制，已有人在进行160Gb/s速率的试验，但后两项限制使这一速率的实用化前景变得十分暗淡，因而暂且以40Gb/s为单路波长的最高实用化速率。

　 #FF9900">　波分复用系统容量的演进

　　如前所述，采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的全部可用带宽资源仅仅利用了不到1%。如果采用波分复用技术，则可以使容量迅速扩大数十倍至数百倍。鉴于近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。目前，除了北电等公司的320Gb/s（32×10Gb/s）系统已经大批量投入运行外，已有3家公司的1.6Tb/s（160×10Gb/s）系统也进入了商用阶段。

　　根据目前的技术水平，在5年左右的时间，实用化的最大传输链路容量可望达到5～10Tb/s，再考虑光缆内光纤芯数的因素，单根光缆的总容量可以达到数百Tb/s乃至Pb/s，网络的容量将不再受限于传输链路，焦点将集中在网络节点容量上。

业务节点的容量演进

网络传送层的传输链路和传送节点的容量瓶颈解决后，业务节点的容量瓶颈将成为最后一个需要彻底解决的问题。目前业务节点的形式很多，下面简要介绍几种典型业务节点的容量演进策略。

　　 #FF9900">ATm核心交换机

　　尽管ATm作为一种全能技术的神话已经破灭，但迄今为止，ATm仍然是最适于多业务多比特率应用环境的通信协议。因而对于电信网而言，仍有人主张在核心骨干网中采用ATm作平台，某些ATm厂家仍然在继续努力改进ATm交换机的性能和容量，使其在下一代电信网中占据一席之地。例如，新桥公司开发的36170-450
ATm交换机就是一种为下一代骨干网设计的多协议交换平台，可以将ATm、MPLS和IP选路集成在同一平台上。但从发展角度看，在网络扩展性方面，ATm的分段和组装（SAR）功能将随着接口速率增加而变得十分复杂困难，速率难以提高，ATm的容量扩展性是有限的，大业务量情况下的性能也不理想，不大可能成为下一代网络的核心节点。

　　IP核心 路由器 路由器

　　路由器是IP网的业务节点，传统的路由器是用软件选路和转发的，速度慢，延时大，无法满足网络发展的需要。近来通过硬件体系结构的改进，从单总线单CPU发展到多总线多CPU和交换矩阵,
采用ASIC用于包转发和路由表的查寻以及第2层交换与第3层选路的一体化，不仅处理能力和吞吐量有了很大进展，而且可以基本保证服务质量，转发分组延时也已降至几十微秒量级，不再是大问题。然而，IP业务量的增长是指数式的，现有的IP网络基础设施每隔1～2年左右就需要全面升级换代一次，IP网络运营者已无法忍受这样频繁的网络升级换代，要求开发能够可持续发展的新一代高性能超大容量路由器，各种设计的太比特路由器应运而生。

　　Pluris的2000系列就是一个有独创思想的太比特路由器，采用分布式交换矩阵和n维光互联背板，可提供史无前例的交换容量、线路容量、端口密度和线速转发分组能力，带宽可从90Gb/s扩展到184Tb/s，线路卡容量可从622mb/s扩展到19.2Tb/s。2000系列太比特路由器采用模块式结构，机架间利用高速光纤互联，避免了普通路由器靠线路卡互联路由器扩容的低效率的缺点，使网络扩容的成本大幅度下降，可从单机架扩展到128个机架，支持1920个线路卡，端口密度可以高达30720个STm-4端口，7680个STm-16端口或1920个STm-16端口。每个线路卡都通过ASIC硬件独立实施IP路由表的查寻、QoS的管理和维持线速分组转发。每个线路卡每一方向的分组转发率可达33mbps，且能维持线速ASIC为基础的IP
DiffServ QoS和业务流管理。

>　　 #FF9900">新一代的综合交换机

　　所谓新一代的综合交换机，泛指可以同时支持电路交换、ATm和IP的多业务交换机。按其内部交换矩阵的配置，又可划分为混合交换节点和融合交换节点。前者内部实际上为若干独立的交换矩阵，即电路交换、ATm和IP，但实现统一控制和管理，对外则同时支持电路交换网、ATm网和IP网。

　　目前已有阿尔卡特、NEC、Fujitsu等公司开发了这类新一代的综合交换机。下面以阿尔卡特公司的1000S12交换机为例作简要介绍。这种新一代的综合交换机采用多通道自选路由（mPSR）交换矩阵来代替传统的窄带核心交换矩阵（DSN），从而可以提供更紧凑、更大容量的窄带交换机，同时引入SDH终结功能，支持多个VC-12容器，减少了大量窄带物理接口。这种新一代的综合交换机集成了包括VoIP网关在内的IP窄带接入服务器，加上ATm接口来提供全套ATm能力，包括窄带与宽带的互通。

　　从技术上看，1000S12交换机的核心是具有多级、多平面和折叠式结构的mPSR交换矩阵。这种矩阵具有很好的扩展性，采用多时隙信元（mSC）作为信息交换单元，对不同信息类型有不同的最佳长度。采用2级4平面配置时可以提供128个终端模块，链路话务量为0.5E时容量达160Gb/s。而采用3级8平面配置时，可以提供258个终端模块，内部链路的速度达622mb/s,
链路话务量为0.5E时容量达320Gb/s。若采用更大的内部缓存，则上述两种配置下的容量分别可以达到210Gb/s和420Gb/s，将来还计划扩展到Tb/s以上的容量。

　　总之，这类节点主要是应付向分组网过渡时期的一种可选方案，不适用于未来以数据业务为主的网络环境，因此也不大可能成为下一代网络的核心节点。

　　结束语

　　骨干网的容量已成为下一代网络演进的关键考虑因素。目前看来，光传输链路的容量突破已见曙光；电传送节点的容量正在继续扩大，但增长速度受限，难以满足长远的发展需要；光传送节点代表了传送节点容量突破的希望，特别是下一代的智能光节点将扮演主要的角色；业务节点中路由器的容量最有可能先突破，有希望成为下一代网络的主要核心业务节点，但仍有很多工作要做；ATm节点特别是SDH多业务节点将在网络边缘扮演重要的角色，促进网络向分组化网的过渡；新一代的综合交换机将在过渡期起衔接性角色。整个核心骨干网将在未来几年内发展成为具有Tb/s级或多Tb/s级的巨大容量，从而可以为下一代电信网提供巨大的网络带宽，保证可持续发展的网络结构，其容量和性能以及廉价的成本，可以支持当前和未来的任何业务和信号。
摘自塞迪网　

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