第五代路由器的发展现状与应用前景

来源：作者：出处：巧巧读书 2006-06-05 进入讨论组

辛欣翁颖

第五代路由器的出现和现状

    以ASIC为技术体系的GSR的出现，使得路由器的性能大大提高，但是，这种路由器主要满足数据业务（文字、图片）的快速转发，不能解决全业务（语音、数据、视频、专线）的传送要求。随着网络规模的扩大，这个矛盾越来越突出，有人意识到了这个问题的严重性。
    1998年，美国康奈尔(Cornell)大学的S.Keshav和Rosen Sharma在IEEE通信杂志上发表了Issues and Trends in Router Design的论文，提出骨干路由器需要在提高性能的同时，解决流识别、简易配置等问题，指明了路由器设计的新潮流。华盛顿大学的Tilman Wolf进一步研究了高性能路由器的设计，发表论文，从理论上提出基于网络处理器技术的路由器将能够解决GSR存在的问题，并由此提出下一代路由器（第五代路由器）的理念。
    许多设备厂家开始把理论付诸实践。华为是率先采用高性能网络处理器来设计第五代路由器并提供全系列产品的厂家，在新世纪里，网络处理器技术成为了路由器设计的主流，第五代路由器成为骨干业务网络发展的关键支撑技术。
    国际权威电信杂志LightReading在年度回顾时，把网络处理器列为2002年十大技术潮流之一 (LightReading十大热门技术包括网络处理器、安全、视频点播、MPLS、IP可靠性、GFP、多业务边缘、DSL、802.11、以太接入) 。
    有人会认为，网络处理器在早些年就出现了，为什么现在才提出第五代路由器，是不是技术会有些落伍呢？不是的。事实上，早期的网络处理器功能较为简单和单一，通常用在交换机等低端网络设备上。而在高端路由器上采用的网络处理器需要能力全面、性能强大，远远不是早期的所谓“网络处理器”所能比的。为了避免混淆，网络处理器协会特意下了一个定义，“网络处理器是用于实现报文处理、协议分析、路由、语音/数据集成、防火墙和QoS等通信工作的可编程硬件”。按照这个定义，早期的那些“网络处理器”算不上真正的网络处理器，充其量只是原型。

第五代路由器研发的必要性
    一般人们在看待骨干网络设备的时候，认为骨干网络的首要指标是高性能和高可靠性，在骨干节点中最好只实现简单的转发能力，而把复杂的业务处理留在网络边缘位置。
    随着网络和业务的发展，IP网络不再仅仅只是用来互联网浏览，还需要承载语音/视频等实时业务，需要有整个网络都支持QoS的能力；IP网络也不再仅仅只是针对个人上网用户，还需要给商业集团用户提供诸如MPLS VPN之类的业务；在IP网络上还往往要开展流媒体等业务，这就要求所有网络节点都支持组播；今后还需要平滑升级支持IPv6。
    最后，虽然我们尽力要把复杂业务放在网络边缘设备来实现，但是这些业务也需要骨干设备具备相应的支持和配合能力。骨干设备仅仅只是高性能地实现IP报文转发，并不能满足网络业务发展要求，MPLS VPN、组播、QoS、IPv6、安全等技术已成为骨干设备的基本特性与要求，现在骨干设备既要支持QoS、组播、MPLS VPN等特性，同时，由于IP技术与业务的发展变化非常快，设备也必须具备平滑升级和快速提供业务升级的能力。这在基于ASIC技术的GSR设备中几乎是不可能的，一方面因为ASIC的开发周期太长，另一方面用ASIC来实现太复杂，难度太大。
    网络处理器的出现正好给第五代路由器提供了技术基础，它能够在提供丰富业务的情况下，仍然保持高速转发的特点。华为公司在高端路由器上率先采用了网络处理器技术，形成了Quidway NetEngine 80核心第五代路由器、Quidway NetEngine40-2/40-4/40-8/20-2/20-4/20-8 系列汇聚层通用交换第五代路由器，能够满足不同网络规模和网络层次构建网络的需要，它在满足骨干业务网络需求的设备及解决方案中已经处于业界领先地位，是骨干路由器设备发展的里程碑。

第五代路由器应用前景
    第一世界国家（欧洲、北美）由于在网络建设方面比较早，形成了比较完善的ATM网络，有服务质量要求的业务基本通过ATM网络和直连光纤（泡沫经济时埋了大量光纤，价格非常低廉）承载，通过ASIC体系结构的GSR构建的互联IP网主要满足数据业务（文字、图片）的快速转发，对于在IP网络上提供全业务（语音、数据、视频、专线）的需求并不迫切，主要是因为涉及原有投资保护问题。
    第三世界国家在信息技术的需求方面比较滞后，更为重要的是，由于这些国家缺乏自主知识产权的本土企业，一方面，设备及解决方案都依赖进口，国家信息化的成本居高不下；另一方面，国外企业由于市场容量等问题，不愿意为这些国家定制产品，他们只能购买到标准产品，阻碍了信息化的快速发展。
    对于我国来说，一方面，由于网络建设时间较晚，无论是运营商还是企业，目前基本上已形成以IP为核心的网络，光纤资源比较有限并且成本高，对于在IP网络上承载全业务（语音、数据、视频、专线）的需求最为迫切。另一方面，由于国内有华为这样的本土企业，并且有着电信领域背景，这些年来，一直将传统电信的理念、产品设计、网路构建及可管理特性引入到IP技术领域，围绕IP网络全业务支撑能力一直与相关研究机构及客户交流，目前基本实现了第五代路由器骨干网络业务支持、分布式MPLS VPN、可控组播、QoS等最为关键的全业务支撑技术。在研究机构、客户及厂商的协同合作相关技术的开发与实现情况下，全业务IP最有望在我国电信客户由电信IP网向IP电信网的历史转变和企业网络全业务IP业务实现中得到应用（在企业的业务复杂度日益提高、投资成本降低及维护管理要求提高的情况下，同一IP网络承载全业务将会成为必然要求）。

第五代路由器的作用
    中国通信界权威专家蒋林涛通过对下一代网络的深入研究，指出了下一代电信网的发展方向：“下一代电信网必然是一个以IP为核心的智能网络，它是技术和产业双重发展的必然需要。从技术上来看，现有的电信网已经不能满足进一步的需求，由Internet+电信技术构成的IP电信网将是下一个发展方向。从产业发展的角度看，原有技术的不适应、竞争的加剧、语音业务的下降、数据和综合业务的上升以及新运营商更趋向于采用新技术等因素都促使下一代电信网向IP电信网演进。
    要构建IP电信网，它必须具备一些特点。首先IP电信网必须是一个IPV6的网络，具有丰富的地址资源。它可以承载全部的电信业务，并且能够保证现有电信业务完全的服务质量。同时它还是一个可管理和完全的网络，可提供信任和安全机制，拥有Internet网络的灵活性。此外，非常重要的一点是，如果要让IP电信网成为现实，那么必须要建立起一条增值价值链，能够保障所有的商家实现赢利。
    当前，IP电信网还存在很多的问题，如QoS服务质量、地址空间、商业模式以及技术概念的冲突等问题。随着这些问题的解决，蒋林涛认为，以IPv6为核心的IP电信网必将在中国获得规模商用。第五代路由器的出现和完善，正好可以解决IP电信网在骨干层的许多问题，可以说第五代路由器是IP电信网中不可或缺的重要组成部分。

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