| 對(duì)于依靠代理網(wǎng)絡(luò)游戲《傳奇》走紅之后押寶“家庭互動(dòng)娛樂”的上海盛大網(wǎng)絡(luò)發(fā)展有限公司來說,2006年4月18日可能是一個(gè)令他們感到沮喪的日子。這一天,他們?nèi)掏葱挤艞壨度肓司拶Y的“盛大盒子”計(jì)劃。事情緣起于中國的廣播電影電視主管機(jī)構(gòu)——國家廣電總局向中國電信和中國網(wǎng)通等兩大電信運(yùn)營商發(fā)出函件,明確以上海盛大為例,稱凡是未獲得許可證而把互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容搬上電視機(jī)的行為,均在被叫停之列,要求兩運(yùn)營商不提供網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。 “盛大盒子”計(jì)劃的夭折,折射了廣電部門針對(duì)IPTV業(yè)務(wù)迅速發(fā)展對(duì)自身利益帶來挑戰(zhàn)的憂慮。市場研究機(jī)構(gòu)Strategy Analytics預(yù)計(jì),2006年IPTV全球業(yè)務(wù)收入將達(dá)到80億美元,用戶數(shù)將達(dá)到800萬以上。而在中國,由于PC、手機(jī)、電視機(jī)用戶規(guī)模均居全球前列,為中國IPTV發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。艾瑞市場咨詢?nèi)涨鞍l(fā)布的《2005年中國IPTV市場研究報(bào)告》指出,中國IPTV市場的發(fā)展將會(huì)十分迅速,在2004年1.3億元和2005年6.1億元人民幣的基礎(chǔ)上,預(yù)計(jì)2006年將達(dá)30億元,而到2008年更將達(dá)到148億元的規(guī)模。 可以看到,隨著VoIP、IPTV等IP業(yè)務(wù)的迅速增長,應(yīng)用的不斷增加,IP網(wǎng)絡(luò)正在向下一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn),其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也產(chǎn)生重大變化,正從IP地址空間緊張的IPv4向在IP地址量、安全性、服務(wù)質(zhì)量和移動(dòng)性等方面優(yōu)勢(shì)明顯的IPv6演進(jìn)。而為了推動(dòng)下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,中國啟動(dòng)了中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程(CNGI項(xiàng)目),參與者都已經(jīng)提出計(jì)劃或正在推出不同的應(yīng)用,如中國電信CNGI上IPv6 的應(yīng)用場景具體內(nèi)容包括永遠(yuǎn)在線、隨處可見的網(wǎng)絡(luò)(非PC設(shè)備的連接)、簡單的即插即用、增強(qiáng)的內(nèi)置安全、自由移動(dòng)、新的通信模式等,目標(biāo)是將IPv6作為實(shí)現(xiàn)"無所不在"網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的重要后臺(tái)支撐技術(shù)。中國聯(lián)通、中國網(wǎng)通/中科院、中國移動(dòng)也各自提出了其CNGI上的IPv6應(yīng)用。 
賽迪顧問市場分析師張菊表示,在這些業(yè)內(nèi)糾葛或舉措的背后是運(yùn)營商已經(jīng)達(dá)成共識(shí)—用戶的習(xí)慣或需求是未來趨勢(shì)的最終決定者,于是固網(wǎng)運(yùn)營商和移動(dòng)運(yùn)營商紛紛希望趕在下一輪網(wǎng)絡(luò)高潮之前準(zhǔn)備好一張嶄新的、能夠承載未來的IP網(wǎng)絡(luò)。她認(rèn)為,運(yùn)營商IP承載網(wǎng)的新一輪建設(shè)高潮已經(jīng)來臨,相應(yīng)的,中國路由器市場在2008年將會(huì)迎來下一個(gè)增長高峰,屆時(shí)市場規(guī)模將達(dá)126.1億元人民幣,約是2005年市場規(guī)模的1.6倍,未來三年的年復(fù)合增長率將高達(dá)17.1%。 不管是三重業(yè)務(wù)(Triple Play)、NGN或IPv6,它們都對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能和服務(wù)質(zhì)量提出了更高的要求。PMC-Sierra公司通信產(chǎn)品部營銷與應(yīng)用副總裁Dino Bekis表示：“隨著服務(wù)提供商開始部署三重業(yè)務(wù),網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須滿足用戶對(duì)語音和視頻的質(zhì)量與可靠性的期望。特別是隨著向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)遷移的趨勢(shì),路由器需要增加新的特性和功能�！� 另一方面,隨著光傳輸和光交換新技術(shù)的發(fā)展,比如密集波分復(fù)用(DWDM)和使用了MEMS技術(shù)的光交叉連接(OXC)交換系統(tǒng)在主干網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用,每12個(gè)月光纖鏈路容量就增加一倍,這使得傳輸和交換的帶寬輕松進(jìn)入petabit的級(jí)別。隨著光傳輸和光交換成本的不斷下降和帶寬的不斷提高,對(duì)網(wǎng)絡(luò)的中樞－路由器的性能要求也越來越高。 高性能路由器設(shè)計(jì)的技術(shù)挑戰(zhàn) 設(shè)計(jì)高性能大規(guī)模路由器的關(guān)鍵問題是要具有成本效益,路由器容量能夠擴(kuò)展達(dá)到petabit級(jí)別。很明顯,構(gòu)建這樣大規(guī)模路由器的復(fù)雜性和成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于構(gòu)建光交叉連接(OXC)交換系統(tǒng)。這是因?yàn)樵跀?shù)據(jù)包的交換過程中需要處理數(shù)據(jù)包(比如分類、表查找、數(shù)據(jù)報(bào)頭修改),并且要對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行存儲(chǔ),調(diào)度并執(zhí)行緩沖管理。隨著線速的提升,與每個(gè)數(shù)據(jù)包相關(guān)的存儲(chǔ)和調(diào)度時(shí)間也按比例減小。而且隨著路由器的容量提升,解決輸出競爭的時(shí)間也越來越受到限制。在設(shè)計(jì)大容量數(shù)據(jù)包交換時(shí),對(duì)存儲(chǔ)器和互連技術(shù)的要求是最苛刻的。存儲(chǔ)器速度經(jīng)常成為大容量數(shù)據(jù)包交換的瓶頸,而互連技術(shù)極大地影響了系統(tǒng)的功耗和成本。因此設(shè)計(jì)一個(gè)好的交換結(jié)構(gòu),其巨大的交換容量能夠擴(kuò)展,并且還要具備成本效益,在如今是個(gè)很大的挑戰(zhàn)。 1)存儲(chǔ)器的速度和容量 如今光電器件的工作速度達(dá)到了10Gb/s(OC-192),并且對(duì)工作在40Gb/s(OC-768)的光纖的需求也在產(chǎn)生。而端口到交換結(jié)構(gòu)的速度通常要達(dá)到線速的兩倍。這是為了克服輸出競爭的不完美的仲裁和用來執(zhí)行路由、流控和數(shù)據(jù)報(bào)頭/信元頭的QoS信息引起的開銷。因此,交換接口的總存儲(chǔ)器I/O帶寬可能達(dá)到120Gbps。對(duì)于40個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)包,每個(gè)端口的緩沖存儲(chǔ)器的周期時(shí)間需要低于2.66ns。這對(duì)于如今的存儲(chǔ)器技術(shù)仍然是個(gè)很大的挑戰(zhàn)。與此同時(shí),需要的存儲(chǔ)器容量很大,很難集成進(jìn)如流量管理器或其它的交換接口芯片的ASIC中,這也會(huì)影響速度。此外,緩沖存儲(chǔ)器的管腳數(shù)可能高達(dá)好幾百,從而限制了與ASIC相連的外部存儲(chǔ)器芯片的數(shù)量。 2)數(shù)據(jù)包的仲裁 仲裁器是用來解決發(fā)生在輸入端口間的輸出端口的競爭。對(duì)于一個(gè)40Gbps線速、傳輸40字節(jié)大小數(shù)據(jù)包的交換接口,考慮到輸出端口兩倍的速度提升,仲裁器只有4ns的時(shí)間解決輸出競爭。隨著輸入端口數(shù)量的增加,解決競爭的時(shí)間不斷減少。數(shù)據(jù)包仲裁可以用集總的方式解決,這時(shí)仲裁器和所有輸入線卡/端口卡間的互連會(huì)異常復(fù)雜和昂貴。如果用分布的方式,線卡和交換板都會(huì)參與仲裁。這會(huì)降低吞吐量和延遲的性能。因此,需要在交換結(jié)構(gòu)上提升速度以改善性能。 3)QoS控制 與上面提到的數(shù)據(jù)包仲裁問題相似,隨著線卡速度的提升,在輸入端口執(zhí)行策略/整形和在輸出端口進(jìn)行數(shù)據(jù)包調(diào)度,緩沖管理(丟棄數(shù)據(jù)包策略),以滿足每個(gè)流和每一級(jí)的QoS需求非常困難和具有挑戰(zhàn)。每個(gè)線卡的緩沖大小通常需要保持100ms時(shí)長的數(shù)據(jù)包,對(duì)于40Gbps的線速,緩沖器需要500MB的大小以保存幾十萬個(gè)數(shù)據(jù)包。要在4-8ns內(nèi)選擇一個(gè)數(shù)據(jù)包脫離或丟棄不是一件小事。此外,為了實(shí)現(xiàn)每個(gè)流控而保持的狀態(tài)的數(shù)量可能極其昂貴。還有一種方法是執(zhí)行基于類的調(diào)度和緩沖管理,這在核心網(wǎng)更加切合實(shí)際,因?yàn)榱鞯臄?shù)量和連接速度實(shí)在太高了。有幾種整形和調(diào)度機(jī)制需要對(duì)到達(dá)的數(shù)據(jù)包加上時(shí)間標(biāo)記,并基于時(shí)間標(biāo)記的值調(diào)度數(shù)據(jù)包的脫離。在4-8ns的時(shí)間內(nèi)選擇具有最小時(shí)間標(biāo)記的數(shù)據(jù)包也會(huì)產(chǎn)生性能瓶頸。 4)光互連 大容量的路由器通常需要多個(gè)機(jī)架以容納全部的線卡、接口卡(可選)、交換結(jié)構(gòu)板、控制板(如路由控制器,管理控制器,時(shí)鐘分配板)。每個(gè)機(jī)架根據(jù)線卡和交換結(jié)構(gòu)板的密度可能容納0.5-1Tb的容量。其還需要在每個(gè)方向與另外的具備0.5/1Tb容量的機(jī)架進(jìn)行互連。借助如今的VCSEL技術(shù),光收發(fā)器可以用12個(gè)SERDES通道傳輸300m的距離,這廣泛地用于背板互連。然而,這些光器件的大小和功耗可能限制了每塊電路板上互連的數(shù)量,從而導(dǎo)致了更高數(shù)量的電路板和更高的實(shí)現(xiàn)成本。而且,需要大量的光纖來互連多個(gè)機(jī)架。這增加了安裝成本并使得光纖重配置和維護(hù)非常困難。光纖的布線需要仔細(xì)的設(shè)計(jì)以減少人工失誤引起的潛在中斷。安裝新的光纖以提升路由器的容量很容易出錯(cuò)并中斷現(xiàn)有的服務(wù)。 5)功耗 因?yàn)镾ERDES技術(shù)容許在一個(gè)CMOS芯片上容納超過100個(gè)雙向通道,每個(gè)通道工作在2.5或3.125Gb/s,該芯片的功耗可能高達(dá)20W。使用VCSEL技術(shù),每個(gè)雙向通道可能消耗250mW的功率。假設(shè)我們要在機(jī)架間的互連上實(shí)現(xiàn)1Tb的帶寬,這就要在光纖互連上消耗總共1000W/機(jī)架的功耗。而每個(gè)機(jī)架由于散熱的限制最高只能幾千瓦的功耗,這反過來又限制了每塊卡上元件的數(shù)量和每塊板上卡的數(shù)量。大的功耗也會(huì)增加房間的空調(diào)的成本。 �。ㄗ髡撸宏惣选⒅苤久� 來源：電子工程專輯） |
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