● Dune Networks公司 Gabriel Bracha
(缪 译自ECN March, 2003)
本文将对未来网络交换中的如下三方面问题进行讨论：网络供应商面临的挑战；这些挑战对设备供应商带来的影响；下一代交换结构应该满足的要求。
面临的问题
当前，数据通信网络和存储设备供应商面临一个难题是：产品的复杂程度不断提高，使得产品的开发周期变长，成本上升。在一般情况下，开发需要由一支庞大的技术研发队伍花费2~3年完成，投资在5000万到2亿美元之间。然而最终开发出的产品的市场寿命却不长，通常只有3年或更少。于是，公司要通过销售产品来回报这样巨大的研发投入，可以利用的时间很短。产品开发—市场推广—退出市场变成了恶性循环，所获得的利润空间很小。
如此之短的产品市场寿命，其原因在于最终用户的需求是不断变化的。通过分析这些变化，不难发现对设备有以下三个不断提高的要求：一是要能处理更多的端口，二是能实现更高的端口速率，三是能支持更高级的服务方式。
整个产业的任务并不轻松。过短的产品市场生命周期给系统制造商和网络运营商都带来了巨大的压力——必须能在极短的时间内实现赢利。而且最终导致投资利润率过低，在某种程度上使得整个行业运行效率低下。
不妨参考一下整个通信产业中更为成熟且赢利较好的话音通信网络部门，它完全是另一番景象。话音产品的存活周期是7~12年，有时更长。其产品在研发时就力图满足可扩展的要求，网络可以逐渐改进，不断满足更高端口数、更高端口速率和更多元的服务支持等要求。设备成本的可控性和稳定的收入，是这一部门能赢利的重要保障。
危机的原因
上述危机的原因在于当前以数据为中心的设备体系构架从本质上就限制了设备发展的潜力。它们在支持端口数、端口速率和服务类型等方面都受到“硬的”限制。
如果深入探询产品构架，我们就会发现限制来自居于设备中心地位的交换结构。剥开上面的协议处理层结构后，不难看出正是交换结构在负责处理从输入端口到输出端口的“原料”数据的交换。现有的和正在设计中的大多数交换结构，其体系构架所遵循的模式，在本质上都限制了产品未来的拓展空间。例如，大多数现有的交换结构设计只能支持“当前的端口数”和“当前的端口速率”。一个按今天的眼光来看是十分前卫的系统设计(如64×64 10GHz 的交换结构)将会在2006年早些时候推向市场。即使要保持不算太长的6年的市场生命周期，它也应该能在2012年仍能保持吸引力。
再举一个交换结构方面的例子。任何一个采用2/4/8优先级服务方案的设计，如果是在交换结构中通过硬连线方法实现而且不仅仅驻留在线卡上的话，则最终用户欲引入要求新的调度规则(scheduling disciplines)的线卡时将被迫更换这类集中式的组件(例如交换卡)。
即使是最深谋远虑的设备厂商在设计将在2~3年内投放市场的产品时，也很难预测出未来6~10年该产品所应用的环境。例如一家著名的系统商1999年底引入的一款OC-48结构路由器和一家IC公司于1998年提出的首款16×16 OC-48交换结构就是诠释这种“先天的过时性”的很好的实例。由于两种产品自身是非可扩展的，结果在那时看起来很前瞻的设计早已过时。这两家厂商不得不重新进行设计。
交换结构解决方案的要求
要想长期生存下去，交换结构就应具有下列特性：
端口数可扩展——交换结构解决方案在所支持的端口数方面应该是可扩展的。所用的体系结构必须保证以少数几个端口开始的交换网络，以后能扩展到数十、成百甚至上千个端口。最终用户必须能以所需的任意端口数开始建网，逐步增加系统容量(随着客户的增加)，而不必浪费其最初的投资。系统端口数的扩展应该简单到只需在单个I/O架上插入额外的线卡以及相应的交换芯片卡以支持增加的带宽要求即可。系统的升级也不应该中断对现有客户的服务(热升级)。
端口速率可扩展——交换结构的解决方案需要支持端口速率的提升。交换结构必须实现对速率提升后的端口实现无缝连接：从10G(OC－192)到40G(OC－792)，再到100G的以太网端口，以至更高速率的端口。对更高速率端口的支持应该只需开发新的线卡，而无需变动系统的其他部分。而且交换结构芯片应该能处理不同速率的端口间的混合传送。无论各自速率如何，交换结构都应该能处理任意两个端口之间的交换。
对服务有认知能力——对服务的认知能力包括以下几个方面：服务的模型、分布式调度以及在交换结构和流量管理电路之间分配工作量。现有的交换结构一般提供一个粗糙的2－8优先级模型。为了支持现在主流协议(IP，ATM)提出的服务要求，而且预先满足未来的服务要求，交换结构的解决方案必须支持一种精心设计且更精细的服务模型。
在当前的交换结构中，调度决策常常是集中式或以硬连线形式接到交换器件中的。随着端口数目和服务规则的增加，这种方法会引起交换/仲裁器件的更换，从而导致主要产品的重新设计。
一个可扩展的交换结构设计必须将调度决策过程分散到各流出端口上。每个端口在交换结构独立地呼叫数据传送，以满足其由流出决定的带宽和服务要求。这就涉及一种新型的端口技术，它需要一种新的、只牵涉新型线卡的更换/添加的服务规划。
结语
由于产品市场生存周期不长，以数据为中心的网络和设备的投资收益率很低。为了开发出象话音通信那样生命周期长得多的产品，网络和存储平台厂商需要采用新的交换结构构架模式。这种交换结构构架应该能让系统根据客户要求在端口数、端口速率和服务方案方面逐步扩展。这最终将使得数据/存储产业能随着数据和存储应用的成长而真正繁荣起来。■
摘自 电子产品世界
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