面向服務
重構路由器
模組化業務重構
電信業務處理流程
多年來，網路一直沿著面向業務支撐的技術體系發展，為承載特定業務構建網路，為融合新興業務改造網路。在這一傳統的網路技術體系框架下，依靠拓展鏈路傳輸頻寬，提高節點處理速度，增大節點處理容量，增加複雜控制演算法和協議等系列技術，不僅難以滿足特性差異日益擴大的使用者業務承載需求，而且付出了網路複雜度快速提高和傳送效率明顯降低的代價，面對大量差異化使用者業務的規模化應用，網路無法適應的問題日趨凸現，國內外網路技術的發展迷失了明確的方向。究其主要原因：其一網路是剛性的，改造只能依靠公升級和擴充套件，無法實現重構；其二節點是封閉的，節點的公升級和擴充套件只能由原提供商實施，無法實現開放。針對上述問題，我們擺脫傳統網路技術體系束縛，提出了面向服務提供的新型網路技術體系。
面向服務提供的新型網路技術體系的基本思想是：1. 對現有和未來可能出現的使用者業務進行科學聚類，針對使用者業務聚類定義層次化網路服務；2. 通過使用者業務聚類和分層網路服務隔離，將使用者業務和網路服務間傳統的緊耦合關係轉變為松耦合關係；3. 將網路服務分為資源共享層、可重構邊緣層和邏輯承載層；4. 資源共享層提供可重構的柔性網路服務，邏輯承載層根據使用者業務類別特性需求，提供邏輯承載網路生成業務承載服務，可重構邊緣層利用資源共享層提供的可重構柔性網路服務，構建邏輯承載層的邏輯承載網路。實現面向服務提供的新型網路技術體系的關鍵是：研究開放式可重構路由交換平台技術。
開放式可重構路由交換平台技術的基礎是平台化支撐下的構件化處理技術。其特徵體現在三個方面：1.平台為各種元件、元件為各種構件提供可重構的執行支撐環境，構件是基本處理模組；2.平台、元件和構件均服從統一的系列標準化規範：任意第三方提供的標準化元件可以在同一平台上參與完成給定任務，任意第三方提供的標準化構件可以在同一元件上參與完成特定功能；3.平台級和元件級均能實現功能公升級重組、效能程式設計分配和管理分層配置，構件級具有較強的可維護性（如載入、解除安裝、公升級和更新）。
根據上述提出的面向服務提供的新型網路技術體系及開放式可重構路由交換節點的目標要求，確定基本設計原則如下：
簡單、透明原則
表現在以下幾個方面：
使用者對網路的使用符合簡單、透明的原則。在此基礎上，使用者可以在自身定**務的範圍內動態的獲得最大的效益而無需考慮服務的種類、網路的構造等問題。
網路的構建符合簡單、透明的原則。在此基礎上，網路運營商可以靈活的進行多種服務的網路配置，有效的實施網路的控制和管理。
網路裝置的構建及介面標準符合簡單、透明的原則。在此基礎上，裝置提供商可以有更大的空間進行裝置的研發及改造。
可擴充套件的原則
網路體系架構設計應該面向變化，具有可擴充套件性，能夠提供柔性的服務，支撐現有和未來大多數業務。所以網路必須能夠脫離層出不窮的業務發展約束，能夠聚類不同的處理任務和網路業務，構建具備規模可縮放、功能可重構、服務可定製等特性的網路體系架構。
網路節點裝置體系架構應符合可擴充套件的原則，支援在其之上的不同提供商的公升級和功能、效能擴充套件。當前網路節點裝置的體系結構是緊耦合的，缺乏靈活性，採用專門設計的軟/硬體。可重構路由交換平台採用開放標準和積木式模型，模組可互操作，軟體可重用，則開發者可以在交換節點中整合不同廠商的軟/硬體模組，方便地公升級、擴充套件或重組交換平台的結構和服務。
模組化原則
模組化原則主要是指網路裝置構建模組化方法。網路節點裝置可以在功能及效能的基礎上被劃分為多個相互作用的功能模組，模組能實現功能公升級重組、效能程式設計分配和管理分層配置，具有較強的可維護性（如載入、解除安裝、公升級和更新）。
最小耦合度原則
模組的劃分方面採用最小耦合度原則，使模組之間的關聯性最小，便於模組單獨的增刪，便於重構的實現。最小耦合度原則將複雜的連線關係、依賴關係和控制關係趨於簡單，使模組的變化對其它模組的影響降低，提高了路由交換平台不同粒度下重構的效率。
標準化原則
網路節點裝置在支援模組化原則的基礎上需要制定模組之間的標準化規範，使得任意第三方提供的標準化模組可以植入裝置參與完成特定功能。
模組化和標準化是實現網路裝置可擴充套件的必要條件。
系統設計
系統總體結構分為線路介面（le）、**處理（fe）、高速交換（se）、控制（ce）四部分。le是資料報進出物理鏈路的介面。fe是在**表中查詢輸入包目的位址從而決定目的埠。se實現報文的交換。內部通訊模組是保證路由交換裝置各個元件協調工作、主控元件(ce)對其他各個元件進行有效控制的模組。主控板上的主處理器負責執行路由協議、維護並更新路由表等工作。從處理器位於各個功能板上，通過內部通訊網路與主處理器進行通訊，從主控板獲取路由資訊、配置檔案、控制資訊。
為了實現路由交換平台的重構，設計了構件管理系統。伺服器端部署在域伺服器上。其中，面向構件的資源管理模組負責管理構件庫；命令解析器解析管理者命令，基於重構策略，生成重構命令，並通過網路配置**在全域內下達重構命令，實現裝置中構件的載入、解除安裝，以及改變連線拓撲等功能；配置解析器解析來自外部系統的命令；構件庫存放可執行構件；網路配置**實現與裝置端程式的互動。
在裝置端，軟體構件的重構發生在主控部分，軟體構件**首先判斷重構命令是否合法，解析合法的重構命令，實現軟體構件的增刪，具體過程見下文對軟體元件/構件重構機制的論述。硬體的構件的重構發生在單板部分，硬體構件**首先判斷重構命令是否合法，解析合法的重構命令，將合法命令的解析結果由主控傳給單板，在單板上通過單板資源管控實現硬體的重構。重構結束，軟體構件重構的反饋資訊由軟體構件**向網路配置**返回，硬體構件重構的反饋資訊由硬體構件**向網路配置**返回。
1.硬體體系結構框架
開放式可重構路由交換平台總體結構的特點是：統一介面、三網融合（電信、廣電和網際網路）、功能擴充套件、靈活元件級重構、統一ip承載、統一交換。
平台體系結構分為兩個平面：資料平面和控制平面。
le與fe對插， fe、se通過背板拓撲結構相連構成資料平面，進行平台資料**及處理功能。資料平面匯流排介面統一為：xaui。
le、fe、se通過內部通訊與ce相連構成控制平面，形成以ce為核心的平台控制體系。ce為主備冗餘設計，控制平面匯流排分為監控匯流排、管理匯流排。各板**過監控匯流排與monitor相連。監控匯流排介面統一為：i2c；管理匯流排介面統一為：ethernet。
2. 軟體體系結構框架
（1）開放式可重構路由交換平台軟體體系結構
開放式可重構路由交換平台軟體體系結構分為主控部分和單板部分。主控部分和單板部分使用forces協議通過內部通訊網路互動資訊。
主控部分負責路由交換平台的業務配置、執行管理、狀態監控、路由計算、路由下發、軟體組（構）件重構。
單板部分負責資料報文**、路由協議報文處理、路由表更新、單板組（構）件重構。
業務重構機制
1.業務處理基本流程
業務重構主要指通過對網路內可重構路由交換平台的重構實現對不同基於分組的網路體制的支援。為此設計了分層的一體化承載網路，包括3層，分別由路由節點、域和區組成。多個路由交換節點(router node, rn)組成乙個域（domain），多個域組成乙個區(region)，全網由多個區組成。根節點伺服器（root server，rs）負責區內跨域的邏輯承載網的管理，跨區的邏輯承載網的管理由相關root server負責協調完成。域內邏輯承載網的管理由域伺服器（domain server, ds）通過網路配置**（network configure broker，ncb）完成。
當有業務重構需求時，域伺服器通過對相關資訊的分析，基於特定演算法，生成重構命令，並通過網路配置**在全域內下達重構命令。可重構路由交換平台將得到軟體構件重構和硬體構件重構兩種命令。前者由路由交換平台主控部分的軟體構件**接收、解析並執行。後者由路由交換平台主控部分的硬體構件**接收、解析並執行。
業務重構流程的重構發生在主控部分，具體過程可參見軟體元件/構件重構機制。硬體構件的重構發生在單板部分，硬體構件**首先判斷重構命令是否合法，解析合法的重構命令，通過forces將合法命令的解析結果由主控傳給單板，在單板上通過單板資源管控實現硬體構件的重構，具體過程可參見硬體元件/構件重構機制。軟體構件重構的反饋資訊由軟體構件**傳回ncb，硬體構件重構的反饋資訊由硬體構件**傳回ncb。
2. 電信業務處理流程
開放式可重構路由交換平台具體很大的靈活性，可以通過重構滿足各種業務的需求。本文以電信業務處理為例，對可重構過程進行分析。
電信業務處理包括資料處理和信令處理兩個部分。
信令處理考慮軟交換信令處理。信令通過可重構平台的互聯，構成了乙個虛擬信令網路。
信令經le打成ip包，送往ss，ss負責解析，在此基礎上產生新的信令經交換送往被叫方，同時指導資料業務打包處理。
業務資料到達le後，ss依據之前收到的信令，查詢號碼路由表，指導le將其加上合適的目的ip位址並打成ip包送至fe，而fe通過查詢**表，將該包**至相應埠。
國內外對路由器為代表的關鍵網路裝置的研究，已經從單純追求提高裝置效能發展到同步研究提高效能和擴充套件功能，這是實現多網融合、業務融合的迫切需要。本文提出了可重構路由器中體系結構和業務重構機制。這些研究是建立在面向新型網路應用的可重構性、可復用性研究之上的，後期我們將圍繞提高可重構路由器效能，將部分軟體構件功能硬體化、相關標準的制定進行更多詳細研究。
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