隨著因特網(wǎng)在世界范圍內(nèi)的飛速增長(zhǎng)，以IP業(yè)務(wù)為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是當(dāng)今世界信息業(yè)發(fā)展的主要推動(dòng)力。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測(cè)，每6～9個(gè)月，主要ISP的因特網(wǎng)骨干鏈路的帶寬需求就增長(zhǎng)一倍，2005年后，純語(yǔ)音和數(shù)據(jù)流量之比將變成1∶99。不僅如此，其它業(yè)務(wù)（如視頻、多媒體業(yè)務(wù)）也逐步向數(shù)字化匯聚，最終走向統(tǒng)一的IP業(yè)務(wù)。據(jù)此，能否有效地支持IP業(yè)務(wù)已成為某項(xiàng)新技術(shù)能否有長(zhǎng)遠(yuǎn)技術(shù)壽命的標(biāo)志。然而，由面向連接、時(shí)分復(fù)用、電路交換為主的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不再適應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì)，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的不斷增長(zhǎng)同現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)速率的局限之矛盾日益突出。目前，ITU-T、因特網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）以及光因特網(wǎng)論壇（OIF）等國(guó)際組織正在聯(lián)合眾多的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備開發(fā)商、制造商以及網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)供應(yīng)商們，共同尋找一種建設(shè)、改造因特網(wǎng)骨干網(wǎng)的方案。

　　■互聯(lián)網(wǎng)需要高性能路由器
　　由于人們?cè)缫杨A(yù)見到了因特網(wǎng)迅速發(fā)展的趨勢(shì)，在網(wǎng)絡(luò)連接方面致力于擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量，起初把同步光纖網(wǎng)(SONET)作為廣域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)骨干網(wǎng)，但由于因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量一直爆炸性持續(xù)增長(zhǎng)，使SONET網(wǎng)絡(luò)難以承受因特網(wǎng)如此巨大的業(yè)務(wù)量。近年來，一項(xiàng)新的技術(shù)性——密集波分復(fù)用(DWDM)應(yīng)運(yùn)而生并逐步走向成熟，使得未來骨干網(wǎng)將步入一個(gè)全光網(wǎng)的時(shí)代。

　　在理想的全光網(wǎng)中，信號(hào)的交換、選路、傳輸和恢復(fù)等所有功能都以光的形式進(jìn)行，而不需要經(jīng)過光/電、電/光變換。全光網(wǎng)由核心網(wǎng)、城域網(wǎng)和接入網(wǎng)三層組成，三者的基本結(jié)構(gòu)相類似，由DWDM系統(tǒng)、光放大器、OADM(光分插復(fù)用器)和OXC(光交叉連接設(shè)備)等設(shè)備組成。全光網(wǎng)絡(luò)以其巨大的帶寬，處理速度高而誤碼率低，良好的協(xié)議透明性、波長(zhǎng)路由特性、兼容性和可擴(kuò)展性，成為下一代高速（超高速）寬帶網(wǎng)絡(luò)的首選。全光網(wǎng)發(fā)展決定了未來的因特網(wǎng)必將是構(gòu)架在全光網(wǎng)上的光因特網(wǎng)。

　　光因特網(wǎng)在端與端之間的連接中是靠全光網(wǎng)設(shè)備加上光交換/路由器完成的，路由器是最為關(guān)鍵的設(shè)備之一，而且與這種高速率網(wǎng)絡(luò)相適應(yīng)的路由器必須是高性能的。

　　■要依靠光的性能
　　1997年下半年以來，世界上一些公司開始陸續(xù)推出采用專用集成電路進(jìn)行路由識(shí)別、計(jì)算和轉(zhuǎn)發(fā)的用于未來骨干網(wǎng)的高性能路由器。這些高性能路由器的問世使全光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)向前邁進(jìn)了一大步。高性能路由器安裝在主干網(wǎng)絡(luò)的核心，可以直接利用全光網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。鑒于高性能路由器具有傳輸速率極高的光接口(如2.4和10Gbps的光接口)， 過去由SONET終端執(zhí)行的高數(shù)據(jù)率多路復(fù)用不再需要了。在業(yè)務(wù)層直接與傳輸層鏈接的情況下，高性能路由器將用作多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的綜合傳輸平臺(tái)，可傳輸租用線業(yè)務(wù)、話音、視頻和數(shù)據(jù)。換句話說，路由器將是兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不可分割的組成部分之一。

　　高性能路由器包括線速吉太位交換/路由器和光路由器。線速交換/路由器由I／O線路卡、交換機(jī)構(gòu)和路由處理機(jī)組成。交換機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)；路由處理機(jī)負(fù)責(zé)路由計(jì)算、服務(wù)質(zhì)量（QoS）等。商品化的吉位線速交換/路由器的交換速率一般為10～60兆包/秒，包轉(zhuǎn)發(fā)速率為10～60 Mbit/s，其時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)為微秒數(shù)量級(jí)，在網(wǎng)絡(luò)中即便通過多級(jí)線速路由交換機(jī)，其積累時(shí)延仍在可接受范圍之內(nèi)。光路由器是在網(wǎng)絡(luò)核心各光波長(zhǎng)通道之間設(shè)置MPLS協(xié)議和波長(zhǎng)選路協(xié)議WaRP控制下的波長(zhǎng)選擇器件，實(shí)現(xiàn)選路交換快速形成新的光路徑。波長(zhǎng)的選路路由由內(nèi)部交叉矩陣決定，一個(gè)N×N的交叉矩陣可以同時(shí)建立N2條路由，波長(zhǎng)變換交叉連接可將任何光纖上的任何波長(zhǎng)交叉連接到使用不同波長(zhǎng)的任何光纖上，具有最高的靈活性。

　　高性能路由器能夠提供數(shù)量極大的傳輸帶寬，支持的任何數(shù)據(jù)率接口結(jié)合，如與2.5、10、40Gbps或更高的數(shù)據(jù)率接口打破信息傳輸?shù)?ldquo;瓶頸”。不僅如此，高性能路由器還能很好地解決以往路由器中長(zhǎng)期困擾人們的QoS、流控和價(jià)格昂貴問題，它所具有的眾多優(yōu)點(diǎn)正是對(duì)原有路由器缺陷的克服。

　　近年來，各路由器生產(chǎn)廠商已開始研制生產(chǎn)出了一些新型的高性能路由器。典型產(chǎn)品有Cisco 的ONS15900光路由器和GSR12016，（北京電信公眾IP骨干網(wǎng)高端采用的路由器就是這一種）和朗訊公司的WaveStar Lambda路由器和電信級(jí)Nexabit NX64000多太位核心交換機(jī)/路由器。朗訊公司表示，Lambda路由器可以將運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)行費(fèi)用減少25%，運(yùn)營(yíng)商可以很方便地配置Lambda路由器，迅速地在網(wǎng)絡(luò)上提供光路徑。此外，還有CORVIS的CoreWave光路由器，Monterey Networks公司的Monterey 20000 波長(zhǎng)路由器，Juniper的M160線速吉位路由器，北電的Versalar 25000IP核心交換路由器以及Packet Engines公司的PowerRail 5200吉位線速路由器。這些高性能路由器的出現(xiàn)將為電信級(jí)運(yùn)營(yíng)商提供很好的骨干網(wǎng)組網(wǎng)方案。

　　值得一提的是Meta路由器，為了提高網(wǎng)絡(luò)中互連路由器并行工作的效率, 利用數(shù)學(xué)中的伽羅瓦群，路由器陣列將數(shù)據(jù)流分布到連接起來的路由器上，從而減少了包碰撞的可能性。在路由器陣列內(nèi)部，路由路徑更短，這樣可以大大減少使用路由器的數(shù)量,稱為Meta路由器。

　　國(guó)內(nèi)一些學(xué)校和公司（如清華大學(xué)、北京郵電大學(xué)、上海交通大學(xué)和烽火通信科技股份有限公司）也正在從事高性能路由器的研發(fā)工作。

　　■實(shí)驗(yàn)證明光的能力
　　高性能路由器已在少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家中得以實(shí)現(xiàn)或處于實(shí)驗(yàn)階段，結(jié)果令人樂觀。舉例如下：

　　美國(guó)的SuperNet實(shí)驗(yàn)型因特網(wǎng)主干網(wǎng)在波士頓和華盛頓特區(qū)之間建立起2.5Gbps的線路，在波士頓地區(qū)建立起連接5個(gè)站點(diǎn)的2.5Gbps網(wǎng)絡(luò)，在舊金山海灣地區(qū)建立起連接4個(gè)站點(diǎn)的2.5Gbps光環(huán)路，使傳輸速率比目前的因特網(wǎng)高100倍。并在加利福尼亞的洛杉磯和奧克蘭之間建立起10Gbps的光鏈路，在華盛頓特區(qū)建成20Gbps的連接6個(gè)站點(diǎn)的光環(huán)網(wǎng)絡(luò)。目前正在建設(shè)的東起華盛頓特區(qū)，西至洛杉磯的遠(yuǎn)程主干網(wǎng)鏈路，將通過6個(gè)區(qū)域性研究網(wǎng)絡(luò)連接100個(gè)研究機(jī)構(gòu)，以2.5～20Gbps的速率，為遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育和電視會(huì)議等實(shí)時(shí)應(yīng)用傳送巨量數(shù)據(jù)，使美國(guó)在因特網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域居領(lǐng)先地位。

　　1999年11月23日Corvis和Qwest宣布聯(lián)合在Qwest網(wǎng)上用Corvis的CoreWave光路由器進(jìn)行了OC-48和OC-192的遠(yuǎn)程傳輸試驗(yàn)，交換速率達(dá)2.4Tbps，并實(shí)現(xiàn)了傳輸3200公里而不使用電再生器。

　　由Bell Nexxia、Nortel、Cisco、JDS Uniphase、Newbridge在加拿大聯(lián)合實(shí)現(xiàn)的CA*net3是加拿大第三代Internet骨干網(wǎng)，也是世界上第一個(gè)全國(guó)性光因特網(wǎng)。CA*net3采用32波長(zhǎng)，Versalar 25000IP核心交換路由器，最高容量為40Gbit/s，超過世界上任何現(xiàn)有因特網(wǎng)的速度，下載2個(gè)半小時(shí)的電影“泰坦尼克號(hào)”只需1/15s。

　　在國(guó)內(nèi)，中國(guó)網(wǎng)絡(luò)通信有限公司（CHINA NETCOM）在天津-北京-石家莊段IP over WDM現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，采用Cisco的GSR12016和Juniper的M160線速吉位路由器，往返傳輸多次總長(zhǎng)度2870公里，交換容量在10Gbps以上，見下圖。

　　試驗(yàn)結(jié)果表明，光路由器由于能保持信號(hào)的光域特性，突破了電子網(wǎng)絡(luò)的速率瓶頸，可以快速為客戶提供端到端的高速寬帶路由及虛擬光纖網(wǎng)絡(luò)，可以為網(wǎng)絡(luò)提供商節(jié)約25％的費(fèi)用，和電子交換系統(tǒng)相比，可以提高速率十幾倍。線速吉太位路由器應(yīng)用電信級(jí)骨干網(wǎng)也將使骨干網(wǎng)上的交換/路由性能大大提高。

　　■全光網(wǎng)下的理想
　　世界各國(guó)都在著手研究開發(fā)全光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，力求解決現(xiàn)行通信網(wǎng)中由于電子處理速度而形成的瓶頸問題。以光交換技術(shù)為基礎(chǔ)的全光網(wǎng)絡(luò)將是新世紀(jì)的骨干網(wǎng)絡(luò)。

　　我國(guó)的通信網(wǎng)規(guī)模已躍居世界前列，已形成相當(dāng)?shù)墓饫w骨干網(wǎng)格局，隨著通信業(yè)務(wù)量的飛速增長(zhǎng)和形式日趨多樣化，如何在現(xiàn)有通信網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大通信容量和實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的交叉互連將成為迫切的實(shí)際問題，作為未來通信發(fā)展方向的WDM光傳送網(wǎng)，可為這一迫切問題提供很好的解決方案。

　　據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，通信產(chǎn)業(yè)投入1億元會(huì)在10年內(nèi)使國(guó)民生產(chǎn)總值增加13.8億。社會(huì)效益比自身的經(jīng)濟(jì)效益大得多。通信網(wǎng)中一般交換/路由設(shè)備的投入遠(yuǎn)大于傳輸產(chǎn)品，因此，用于未來骨干網(wǎng)上的路由器產(chǎn)品的市場(chǎng)潛力很值得挖掘。

　　了解未來骨干網(wǎng)路由器，對(duì)電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商而言，將有助于如何選擇價(jià)格性能比最佳的骨干網(wǎng)路由器；而對(duì)于非電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和一般用戶而言，可讓您知道什么樣的路由器能使您真正進(jìn)入一個(gè)嶄新的信息時(shí)代。

京津石IP/DWDM現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

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