實(shí)現(xiàn)IP-over-ATM要求一種靈活的網(wǎng)絡(luò)策略，這種策略要適應(yīng)未來(lái)的變化，使在變化中的企業(yè)不中斷或替換業(yè)已存在的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。我們向企業(yè)倡導(dǎo)采用分層結(jié)構(gòu)，將獨(dú)立于廠商的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)作為把這種變化帶來(lái)的影響限制在局部范圍內(nèi)的一種方法。成功的IP-over-ATM實(shí)現(xiàn)采用三層結(jié)構(gòu)。
1、服務(wù)(IP路由)。為了及時(shí)提供服務(wù)，服務(wù)層應(yīng)該具有可擴(kuò)展性。指配、計(jì)費(fèi)和核算是服務(wù)層的關(guān)鍵責(zé)任。
2、交換(ATM基礎(chǔ)設(shè)施)。交換層處理服務(wù)傳送和流量工程。它必須能夠提供多種服務(wù)，優(yōu)化帶寬利用率，并且能夠迅速?gòu)木W(wǎng)絡(luò)故障狀態(tài)恢復(fù)。
3、傳輸(SONET或SDH)。傳輸層激活光纖，提供企業(yè)用于支持用戶帶寬需求所需的容量。最佳服務(wù)采用WDM、SONET/SDH、點(diǎn)到點(diǎn)幀技術(shù)，并且提供故障恢復(fù)能力，如自動(dòng)保護(hù)交換(APS)。
4、這種功能方案對(duì)服務(wù)運(yùn)營(yíng)商有兩種優(yōu)勢(shì)。首先采用一個(gè)獨(dú)立的服務(wù)層允許在不中斷網(wǎng)絡(luò)的情況下靈活地引入新業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)。其次，分層允許運(yùn)營(yíng)商對(duì)新技術(shù)投資。譬如，它允許用ATM交換替代純粹基于IP路由器的交換。
無(wú)論采用什么技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)必須具有上述每層提供的功能。采納的傳送技術(shù)可以變化，而且確實(shí)在變化，但是在10年內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)將仍然需要傳輸、交換和服務(wù)功能。隨著網(wǎng)絡(luò)的增長(zhǎng)，只要這三層可以分開(kāi)，企業(yè)就可以將三層功能集中在一個(gè)產(chǎn)品中；如果不能分開(kāi)，任何升級(jí)都要求進(jìn)行完整的軟件替換(這樣做比替換單獨(dú)部件要貴得多)，而且可能會(huì)中斷網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，影響一致可用性。
通過(guò)流量工程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)最大利用率
在流量工程中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者們映射端到端業(yè)務(wù)流，將網(wǎng)絡(luò)容量與這些流匹配，并且針對(duì)不同的服務(wù)類型和組別分配政策。流量工程是公認(rèn)的ATM強(qiáng)項(xiàng)。另一種選擇就是PNNI，它是一種支持交換型虛電路(SVC)請(qǐng)求動(dòng)態(tài)路由選擇的交換機(jī)至交換機(jī)協(xié)議。ATMPNNI協(xié)議解決在網(wǎng)絡(luò)核心處流量不受控而出現(xiàn)的鏈路利用率不平衡問(wèn)題。
在B和C之間有兩條通路，B-C和B-A-C。程序控制的路由協(xié)議選擇最低成本鏈路作為主通路，在這種情況下，最低成本鏈路為B-C。在1-6和2-5之間存在大量流量，它們選擇主鏈路作為連接路線。其結(jié)果是對(duì)B-C通路資源進(jìn)行激烈競(jìng)爭(zhēng)，而B(niǎo)-A-C通路利用率不足。最終結(jié)果是低吞吐量、高延遲和對(duì)服務(wù)運(yùn)營(yíng)商帶寬投資的低回報(bào)率。
在基于PVC的ATM核心網(wǎng)中，如果端點(diǎn)確定，連接通過(guò)在鏈路上疏導(dǎo)流量實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化。
許多ISP已經(jīng)采用ATM交換機(jī)部署交換式核心網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)采用脫機(jī)通路計(jì)算，流量工程師在ATM網(wǎng)上采用永久虛連接(PVC)配置明確的端到端路由，并且在路由器上將IP流映射至PVC。連接設(shè)備在鏈路上疏導(dǎo)流量，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)容量。在我們的流量例子中，用ATM交換機(jī)替換核心路由器允許網(wǎng)絡(luò)采用B-A-C通路上的可用容量。展示通過(guò)B-A-C通路指配1-6之間業(yè)務(wù)量的一個(gè)連接，這樣網(wǎng)絡(luò)可以在不增加鏈路或交換機(jī)的情況下緩解擁塞。
雖然PVC核心有提供ATM流量工程的所有優(yōu)點(diǎn)，但它存在服務(wù)指配的缺陷。IP路由器和ATM交換機(jī)必須分別進(jìn)行指配。所有PVC都必須進(jìn)行端到端指配(在一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)中這是一件很重要的工作)，而且替換PVC必須在路由器之間進(jìn)行指配，這樣就使網(wǎng)絡(luò)所需的連接數(shù)翻番。另外一個(gè)缺陷就是路由器要負(fù)責(zé)失效恢復(fù)，這將導(dǎo)致長(zhǎng)恢復(fù)時(shí)間。
采用容量感知型路由配置ATM核心網(wǎng)絡(luò)
上述缺陷對(duì)服務(wù)運(yùn)營(yíng)商而言是一種難以擺脫的劣勢(shì)，F(xiàn)ORE公司采用兩種不同的方法克服這些問(wèn)題：
1、指導(dǎo)型軟PVC(D-SPVC)允許網(wǎng)絡(luò)管理員保持對(duì)流的控制。此外，通過(guò)切換至指定的替換通路，它還增加了快速恢復(fù)能力。
2、容量感知型路由引入一種真正動(dòng)態(tài)的、無(wú)控制的SPVC，它根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的自身狀態(tài)進(jìn)行路由選擇。
利用DSPVC，網(wǎng)絡(luò)工程師為每個(gè)IP流挑選明確的端到端主通路和最多三條從通路。與PVC配置類似，這些通路在與路由器連接的ATM交換機(jī)端口上分配有PVC標(biāo)識(shí)符，而IP流在路由器上映射為PVC。與PVC配置不同的是，ATM交換機(jī)采用PNNI信令沿著主通路完成端到端連接。
容量感知型路由通過(guò)PNNI實(shí)現(xiàn)，它采用非指導(dǎo)型自動(dòng)路由選擇。在這種方式中，網(wǎng)管員只須指配端點(diǎn)，并且為每個(gè)連接分配容量。然后，交換機(jī)在其間自動(dòng)選擇最佳通路。
利用容量感知型路由，我們將QoS置入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)管員可以識(shí)別端到端流的服務(wù)需求(需要的帶寬、服務(wù)級(jí)別、優(yōu)先級(jí)、延遲容限)。
采用MPLS將IP路由與流量工程合一
MPLS的目標(biāo)之一就是在服務(wù)和交換層之間提供直接通信，因此在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)如何指配方面進(jìn)行了巨大的改進(jìn)。
容量感知型路由也有它的局限：即IP和ATM協(xié)議相互不能直接通信。這就造成交換機(jī)和路由器要分別指配，而且容量感知型路由的優(yōu)勢(shì)只能隔離在交換核心網(wǎng)。MPLS提供服務(wù)至交換層的直接通信方式，它可以取消兩級(jí)指配，令在路由器位置的網(wǎng)絡(luò)管理者可以指配服務(wù)和識(shí)別端點(diǎn)，極大地簡(jiǎn)化了配置。此外，MPLS還提供服務(wù)和交換層之間的接口，使網(wǎng)管員可以對(duì)路由器進(jìn)行指配服務(wù)，而且可以為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行指配。
在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，用戶可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效的過(guò)渡：您今天就可以利用目前最佳的高容量網(wǎng)絡(luò)，即由容量感知型路由改進(jìn)的、由PNNI驅(qū)動(dòng)的IPoverATM。然后，隨著MPLS的普及，您通過(guò)軟件升級(jí)向純MPLS過(guò)渡，這種過(guò)渡的成本比修改基礎(chǔ)設(shè)施要低。
通過(guò)在源和目的路由器之間開(kāi)通一個(gè)單跳隧道，MPLS實(shí)現(xiàn)了回避鄰接要求和改善路由器效率，即增加了吞吐量又減少了開(kāi)銷。
開(kāi)發(fā)高速傳輸層
傳輸層完成大量的網(wǎng)絡(luò)功能：最大限度地提供容量，提供可靠的點(diǎn)到點(diǎn)傳遞，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)范圍的同步服務(wù)確保正確定時(shí)，并且保證故障檢測(cè)和恢復(fù)。為業(yè)務(wù)量保持同步所需的許多進(jìn)程都發(fā)生在傳輸層，這些進(jìn)程提升每條光纖的傳輸容量和傳輸效率，其中技術(shù)包括自動(dòng)保護(hù)交換(APS)，為優(yōu)化數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量傳送而進(jìn)行的幀/ATM轉(zhuǎn)換，為在相同的光纖上傳遞更多業(yè)務(wù)量而發(fā)明的密集波分復(fù)用DWDM。
APS保障服務(wù)可用性
自動(dòng)保護(hù)交換(APS)是SONET的一部分，它向光信號(hào)提供兩條通路：工作通路和備用通路，備用通路是一種保護(hù)設(shè)施。該保護(hù)設(shè)施對(duì)在工作通路上傳輸?shù)乃袃?nèi)容進(jìn)行鏡像，如果工作通路的任何一端出現(xiàn)失效，保護(hù)設(shè)施立即投入使用。
通過(guò)采用冗余負(fù)荷電源，可選的冗余交換機(jī)控制處理器和使用APS的端口級(jí)冗余，F(xiàn)ORE公司在ForeRunnerASX4000交換機(jī)中采用了APS確保上述級(jí)別的可用性。它允許在服務(wù)中進(jìn)行軟件升級(jí)或無(wú)中斷時(shí)間的維護(hù)。例如，在其“30/10”配置中，ASX4000可以配置為一個(gè)30Gbps的交換機(jī)，并且采用一個(gè)傳統(tǒng)的冗余物理鏈路和交換機(jī)端口對(duì)10Gbps進(jìn)行完全保護(hù)，而另外20Gbps采用動(dòng)態(tài)保護(hù)交換進(jìn)行配置。這種方法向服務(wù)運(yùn)營(yíng)商提供最佳組合，即在同一交換機(jī)上提供網(wǎng)絡(luò)層彈性的同時(shí)，也提供傳統(tǒng)的冗余性。
幀/ATM優(yōu)化鏈路效率
ATM采用53字節(jié)信元，其中只有48字節(jié)為用戶數(shù)據(jù)，除48字節(jié)之外的其他字節(jié)稱之為ATM信元稅，即使信元能夠在ATM網(wǎng)絡(luò)上傳遞的開(kāi)銷。這種開(kāi)銷最多可以消耗15％的網(wǎng)絡(luò)可用帶寬。然而優(yōu)點(diǎn)是，小信元處理速度快，受延時(shí)影響小，使之成為傳送話音和視頻服務(wù)的理想選擇。在大多數(shù)服務(wù)網(wǎng)中，ATM的多服務(wù)和帶寬管理能力帶來(lái)的好處大大超越了ATM信元稅的代價(jià)。然而，在線路成本十分重要的地方，如跨洲或越洋鏈路，信元稅的費(fèi)用將會(huì)增加。
針對(duì)這種情況，有一種數(shù)據(jù)傳輸解決方案現(xiàn)已出臺(tái)：即幀/ATM方案，它采用可變大小的信元，并且采用幀中繼模型。通過(guò)采用與53字節(jié)信元相同的開(kāi)銷發(fā)送更大的凈荷，幀/ATM方案減少了信元稅。譬如，當(dāng)只有一個(gè)端口作為一個(gè)特殊目的地時(shí)，采用更大的幀可以在資源受限的情況下將數(shù)據(jù)移動(dòng)得更快一些。
DWDM減少傳輸成本
DWDM技術(shù)能夠在一根光纖上提供非常高的傳輸容量，因此，通過(guò)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，服務(wù)運(yùn)營(yíng)商可以滿足因特網(wǎng)業(yè)務(wù)量導(dǎo)致的日益增長(zhǎng)的容量需求。我們已經(jīng)將DWDM傳輸技術(shù)融入ASX4000交換機(jī)中，采用DWDM將動(dòng)態(tài)提升現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的傳輸容量。ASX4000交換機(jī)可以在一根光纖上提供10Gbps的總?cè)萘?，即OC192的等價(jià)速率。WDM接口采用ITU標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，保證與其他標(biāo)準(zhǔn)DWDM設(shè)備的互操作性。采用標(biāo)準(zhǔn)的ITU波長(zhǎng)也使將來(lái)輕松升級(jí)為更高密度的WDM成為可能
