瞄准未来IP网络,分析高性能路由器设计挑战（图）
对于依靠代理网络游戏《传奇》走红之后押宝“家庭互动娱乐”的上海盛大网络发展有限公司来说,2006年4月18日可能是一个令他们感到沮丧的日子。这一天,他们忍痛宣布放弃投入了巨资的“盛大盒子”计划。事情缘起于中国的广播电影电视主管机构——国家广电总局向中国电信和中国网通等两大电信运营商发出函件,明确以上海盛大为例,称凡是未获得许可证而把互联网内容搬上电视机的行为,均在被叫停之列,要求两运营商不提供网络接入服务。
“盛大盒子”计划的夭折,折射了广电部门针对IPTV业务迅速发展对自身利益带来挑战的忧虑。市场研究机构Strategy Analytics预计,2006年IPTV全球业务收入将达到80亿美元,用户数将达到800万以上。而在中国,由于PC、手机、电视机用户规模均居全球前列,为中国IPTV发展打下了坚实的基础。艾瑞市场咨询日前发布的《2005年中国IPTV市场研究报告》指出,中国IPTV市场的发展将会十分迅速,在2004年1.3亿元和2005年6.1亿元人民币的基础上,预计2006年将达30亿元,而到2008年更将达到148亿元的规模。
可以看到,随着VoIP、IPTV等IP业务的迅速增长,应用的不断增加,IP网络正在向下一代网络演进,其网络协议也产生重大变化,正从IP地址空间紧张的IPv4向在IP地址量、安全性、服务质量和移动性等方面优势明显的IPv6演进。而为了推动下一代网络的发展,中国启动了中国下一代互联网示范工程(CNGI项目),参与者都已经提出计划或正在推出不同的应用,如中国电信CNGI上IPv6 的应用场景具体内容包括永远在线、随处可见的网络(非PC设备的连接)、简单的即插即用、增强的内置安全、自由移动、新的通信模式等,目标是将IPv6作为实现"无所不在"网络应用的重要后台支撑技术。中国联通、中国网通/中科院、中国移动也各自提出了其CNGI上的IPv6应用。
赛迪顾问市场分析师张菊表示,在这些业内纠葛或举措的背后是运营商已经达成共识—用户的习惯或需求是未来趋势的最终决定者,于是固网运营商和移动运营商纷纷希望赶在下一轮网络高潮之前准备好一张崭新的、能够承载未来的IP网络。她认为,运营商IP承载网的新一轮建设高潮已经来临,相应的,中国路由器市场在2008年将会迎来下一个增长高峰,届时市场规模将达126.1亿元人民币,约是2005年市场规模的1.6倍,未来三年的年复合增长率将高达17.1%。
不管是三重业务(Triple Play)、NGN或IPv6,它们都对网络性能和服务质量提出了更高的要求。PMC-Sierra公司通信产品部营销与应用副总裁Dino Bekis表示：“随着服务提供商开始部署三重业务,网络设备必须满足用户对语音和视频的质量与可靠性的期望。特别是随着向全IP网络迁移的趋势,路由器需要增加新的特性和功能。”
另一方面,随着光传输和光交换新技术的发展,比如密集波分复用(DWDM)和使用了MEMS技术的光交叉连接(OXC)交换系统在主干网络的广泛应用,每12个月光纤链路容量就增加一倍,这使得传输和交换的带宽轻松进入petabit的级别。随着光传输和光交换成本的不断下降和带宽的不断提高,对网络的中枢－路由器的性能要求也越来越高。
高性能路由器设计的技术挑战
设计高性能大规模路由器的关键问题是要具有成本效益,路由器容量能够扩展达到petabit级别。很明显,构建这样大规模路由器的复杂性和成本远远高于构建光交叉连接(OXC)交换系统。这是因为在数据包的交换过程中需要处理数据包(比如分类、表查找、数据报头修改),并且要对数据包进行存储,调度并执行缓冲管理。随着线速的提升,与每个数据包相关的存储和调度时间也按比例减小。而且随着路由器的容量提升,解决输出竞争的时间也越来越受到限制。在设计大容量数据包交换时,对存储器和互连技术的要求是最苛刻的。存储器速度经常成为大容量数据包交换的瓶颈,而互连技术极大地影响了系统的功耗和成本。因此设计一个好的交换结构,其巨大的交换容量能够扩展,并且还要具备成本效益,在如今是个很大的挑战。
1)存储器的速度和容量
