传统网络设备与新型软交换技术.doc

1、传统网络设备与新型软交换技术软交换技术是新型的一种网路技术，在现代的通讯方式中将是一场新的技术改革，造就了网络的融合。传统的网络设备主要有路由器和交换机它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。数据通道功能和控制功能是路由器的两大主要功能。数据通道功能包括转发决定、背板转发以及输出链路调度等，一般由特定的硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。 第三代路由器设计，逻辑上将控制功能和数据功能两个主要平面分开，控制平面负责路由表维护、设备管理和异常处理等功能；数据平面负责转发报文。

2、控制平面又称之为慢速通道，是速度比较慢的通路，因此大部分数据流量不经过它，主要是少量的路由和协议通信报文。控制平面的大部分功能仍然在通用的处理器上由软件实现。数据平面负责转发数据报文，属于快速通道，线速处理数据报文。在数据平面的输入侧，报文经过分类，用目的IP地址查找路由并转发。在数据平面的输出侧，报文必须被调度或者排队；对简单的IP路由，意味着报文需要被放置到正确的输出端口队列中，但 QoS保证要求更高级的队列调度算法IXP2800网络处理器是Intel公司的新一代网络处理器，支持10Gbps流量数据处理，具有16个1.4GHz的微引擎和一个700Mhz的核心处理器Xscale，可配置3块R

3、DRAM和4块QDR SRAM，支持标准的线卡/交换接口标准SPI4.2或CSIXL1。IXP2800网络处理器具有以下的特点：1) 采用多内核并行处理器结构。片内处理器按任务分为控制平面处理器（核心处理器）和数据层面处理器（微引擎）。控制平面处理器通常负责非实时的管理任务；数据平面处理器进行实时、线速数据分组处理。2) 支持硬件多线程。为了提高网络处理器的资源利用率，每个微引擎还支持八个硬件线程。每个线程都有一套专门的硬件来存放上下文（Context），以获得线程切换的零开销。3) 优化指令集和专用硬件加速处理单元。采用RISC 技术，结合多级流水线技术，大部分指令在一个时钟周期完成。针对网

4、络协议处理特点，设置专用硬件加速处理单元，提供专用指令。4) 优化的分级存储组织和分布式存取。在微引擎内部有大量的不同类别的寄存器、本地存储器、CAM，在微引擎外部有片内存储器Scratchpad。在网络处理器外部可以扩展大容量的片外存储器SRAM和SDRAM。多层次的存储组织为用户提供不同速率、不同容量的存储器，便于用户根据应用的需求灵活配置。另外，不同的存储器有独立的总线支持，程序模块可并行访问多种数据存储单元。5) 硬件支持的环和队列操作。网络数据处理涉及很多队列或环的数据结构操作，而入队和出队操作需要多次访问内存，极大地影响了数据处理分组处理的周期。IXP2800中的SRAM控制器提供

5、了基于SRAM的先入先出队列，通过硬件实现了环和队列操作。软交换技术的出现一方面造就了网络的融合，另一方面软交换采用了开放式应用程序接口（API），方便了第三方应用的开发和新业务的引进在传统的基于TDM的PSTN网络中，提供给用户的各项功能都直接与交换机有关，业务和控制都是由交换机完成的。交换机的功能与其提供的业务都需要在每个接点完成，并且采用依靠交换机和信令来提供业务，所以必须在交换机的技术标准和信令标准中对开放的每项业务进行详细规范。如要增加新业务，首先需要修订标准，再对交换机进行改造，每提供一项新业务都需要较长的时期。为满足用户对新业务的需求，网络中出现了公共的业务平台智能网（IN）。智

6、能网的设计思想就是把呼叫连接和业务提供分开。交换机完成呼叫连接，而智能网完成业务提供，这种方法大大提高了增强业务的能力，缩短了新业务提供的时间。而这种分离仅仅是第一步，随着承载的多样化，必须将呼叫控制和承载连接进一步分离，这正是软交换引入的目的。软交换在未来网络中的位置将被分成接入传送层、媒体层、控制层和业务层，即把控制和业务的提供从媒体层中分离出在纯呼叫建立之上提供附加的业务。这种网络拓扑结构与现有网络相比具有如下优点：可以使用基于包的承载传送，例如IP、ATM，克服了TDM网络中容量不足的缺点；具有开放式端点的拓扑结构，既能良好的传送话音，也能支持数据业务。将网络的承载部分与控制部分相分离

7、，允许二者分别演进，有效地打破了单块集成交换的结构；在各单元之间使用开放的接口，允许运营者为其网络的每一部分购买最理想的产品。新的网络结构固然有其优势所在，但原有网络近期不会消失，这就产生了新、旧网络融合、互通的问题。如何灵活、有效地使现有的PSTN网络与分组网络实现互通，将PSTN逐步地向IP网络演进，其关键的网络产品就是软交换设备软交换又称为呼叫AGENT、呼叫服务器或媒体网关控制。其最基本的特点和最重要的贡献就是把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，通过服务器或网元上的软件实现基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制（建立会话、拆除会话）、信令互通（如从7号信令到IP信令）等。这

8、种分离为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，使业务提供者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来，实现业务转移。这一分离同时意味着呼叫控制和媒体网关之间的开放和标准化，为网络走向开放和可编程创造了条件和基础。（2）软交换的主要功能软交换作为新、旧网络融合和关键设备，必须具有以下功能：媒体网关接入功能该功能可以认为是一种适配功能。它可以连接各种媒体网关，如PSTN/ISDN的IP中继媒体网关、ATM媒体网关、用户媒体网关、无线媒体网关、数据媒体网关等，完成H.248协议功能。同时还可以直接与H.323终端和SIP客户端终端进行连接，提供相应业务。2）呼叫控制功能呼叫控制功能是软交换的重要功能

9、之一。它完成基本呼叫的建立、维持和释放，所提供的控制功能包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。3）业务提供功能由于软交换在网络从电路交换向分组交换演进的过程中起着十分重要的作用，因此软交换应能够支持PSTN/ISDN交换机提供的全部业务，包括基本业务和补充业务；同时还应该可以与现有智能网配合，提供现有智能网提供的业务。4）互联互通功能目前，存在两种比较流行的IP电话体系结构，一种是ITU-T制定的H.323协议，另一种是IETF制定的SIP协议标准，两者是并列的、不可兼容的体系结构，均可以完成呼叫建立、释放、补充业务、能力交换等功能。软交换可以支持多种协议，当然也可以同时支持这

10、两种协议。传统路由器有两大典型功能，即数据通道功能和控制功能。数据通道功能包括转发决定、背板转发以及输出链路调度等，一般由特定的硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。 路由器的一个作用是连通不同的网络，另一个作用是选择信息传送的线路。选择通畅快捷的近路，能大大提高通信速度，减轻网络系统通信负荷，节约网络系统资源，提高网络系统畅通率，从而让网络系统发挥出更大的效益来。 从过滤网络流量的角度来看，路由器的作用与交换机和网桥非常相似。但是与工作在网络物理层，从物理上划分网段的交换机不同，路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。例如，一

11、台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网段，只有指向特殊IP地址的网络流量才可以通过路由器。对于每一个接收到的数据包，路由器都会重新计算其校验值，并写入新的物理地址。因此，使用路由器转发和过滤数据的速度往往要比只查看数据包物理地址的交换机慢。但是，对于那些结构复杂的网络，使用路由器可以提高网络的整体效率。路由器的另外一个明显优势就是可以自动过滤网络广播。从总体上说，在网络中添加路由器的整个安装过程要比即插即用的交换机复杂很多。随着Internet技术的飞速 发展 ,新兴的网络业务不断出现, 要求网络设备具有线速处理能力，同时具有很强的灵活性，以满足不同的网络 应用 的需要。网络处理器就是为了解决这一 问题 而研制的一种网络设备,网络处理器既具有ASIC芯片的高速处理性能，同时又具有通用处理器的可编程特性,既能完成线速处理分组所要求的高性能硬件功能，又能保证系统的灵活性。路由器作为网络核心设备，其性能直接 影响 到网络传输性能和效果。随着新业务的不断出现，路由器功能已经不仅仅是转发分组, 而需要提供新的服务: 如集成服务, 区分服务, 拥塞控制等等。同时, 人们还要求路由器能够支持灵活的配置并提供通用的编程平台。网络处理器的特点恰好可以满足对路由器的新的要求。因此基于网络处理器设计路由器,正日益成为国内外相关 研究的热点以及网络设备制造商的首选方案