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從2004年6月思科第一臺集群路由器產品CRS-1，將集群技術引入核心路由器領域至今，業(yè)界對集群路由器技術經歷了一個漫長的認知過程，種種原因使得這一復雜而高端的技術并沒有成為主流，但目前這種情況卻正在悄然發(fā)生改變。

從近期中國電信核心網絡設備的集采不難發(fā)現，集群路由器已越來越受到運營商的關注。中國電信最近的一次核心網絡設備集采規(guī)定，A類設備必須支持多機(Multi-Chassis，即集群)，B類設備則要可升級到多機。這無疑是一個明確的信號，集群路由器設備未來在中國電信核心網和超級節(jié)點中的規(guī)模應用已勢不可擋。

“按照中國電信目前的業(yè)務發(fā)展和網絡建設思路，集群路由器的需求會很大。3年后，超過1/3的骨干網節(jié)點需要采用集群路由器，1/4左右的城域網核心需要集群路由器?！敝袊娦艔V州研究院副總工徐建鋒表示。

與此同時，來自設備廠商的銷售數據顯示，集群路由器的出貨量也在快速增長。“從2007年開始，思科CRS-1集群產品的出貨量明顯增加，2008年上半年的增速更加明顯。”思科電信事業(yè)部技術總監(jiān)金鑫對記者表示。

而以準確把握運營商市場需求為自豪的華為，也于今年3月份正式推出了高端核心路由器NE5000E集群系統(tǒng)。華為網絡產品線副總裁陳俊華表示，在全IP時代，集群將是網絡核心節(jié)點路由器的必然形態(tài)。

流量壓力激發(fā)集群潛能

一直以來，核心路由都是網絡中最關鍵的技術。對于核心層路由器來說，除了必須具備快速轉發(fā)能力、高安全穩(wěn)定性之外，更重要的是容量大、擴展性強，而核心路由器的容量基本每18個月就會提升1倍，具體表現為槽位數量的增多、每槽交換能力的提升以及板卡端口密度不斷提高。但近年來，在網絡流量每12個月增長1倍的情況之下，這樣的提升速度已遠不能滿足網絡擴容的需求。

雖然，目前支持40G接口的16槽思科CRS-12000的容量高達1.28T，而JuniperT1600則可以在單個機箱中提供1.6T的容量。但即便是這樣的設備也遠不能夠滿足一些網絡核心節(jié)點的容量需要。

據了解，目前中國電信163網絡核心節(jié)點對設備容量的需求已達2.5T～5T，而且這個數字還在不斷增長，預計到2011年少量核心節(jié)點的容量將達到10T。

而受光器件和半導體的發(fā)展成熟度，以及電源、散熱、機房承重等因素的制約，單機箱核心路由器的開發(fā)技術已接近極限。雖然業(yè)界提出了增加網絡層次以及擴展節(jié)點內設備等方式緩解流量增長的壓力，提高節(jié)點容量，這兩種方法在一定程度上緩解了單臺設備容量提升的壓力，但也導致了網絡復雜度以及內部互聯(lián)端口的增加。

“網絡同時存在多個層次，而每個層次有多臺設備，其連接的復雜程度可想而知?！睋﨡uni-per北方區(qū)技術經理王棟介紹，每增加一臺核心路由器，就意味著IP地址、路由協(xié)議鄰居數量、路由表條目、路由收斂時間等都會隨之增加；而業(yè)界對如何均衡多臺設備之間的流量沒有很好的解決方法。此外，采用多臺路由器互聯(lián)方式提高節(jié)點容量，會有30%左右的接口用于設備間互聯(lián)，這無異于提高了設備的成本。

“集群路由器采用內部互聯(lián)方式，可以看做為一臺設備，不但可節(jié)省端口數量，還能夠降低網絡設計、管理及維護的復雜度，簡化路由配置。”王棟表示，通過路由器集群不但能夠將核心設備容量平滑地升級到原來的數倍，且不會增加路由的復雜度，解決了核心層“大容量、可擴展”的問題。

目前，中國電信IP網絡業(yè)務在寬帶用戶數，用戶平均上網時長，用戶上網并發(fā)率、用戶上網平均流量四個方面出現了全面增長，加上視頻、P2P等應用的普及，網絡流量年增70%以上。2008年163網的省間鏈路總帶寬就達到6T，部分PoP節(jié)點的交換容量超過1T，每個POP節(jié)點超過10臺路由器，匯聚了100條多條10G鏈路。采用集群路由器無疑可以讓網絡變得簡化。

運營商的需求

顯然，單機容量逐步發(fā)展到極限，加上超級節(jié)點的產生使得網絡結構越趨復雜，運維管理難度加大，使得集群路由器終于迎來了規(guī)模商用的商機。

實際上，電信業(yè)對于集群技術并不陌生，電信程控交換機經歷的從小程控交換機到“萬門機”的發(fā)展演變，就是采用基于設備內部的連接來擴充設備容量和能力的集群技術。但作為最終用戶的運營商是否認可集群路由器這種產品形態(tài)呢？

“集群路由器最大的貢獻是提升了單個網絡的擴展能力，為寬帶業(yè)務的普及、高帶寬應用的普及創(chuàng)造了物質基礎。”徐建鋒認為。按照目前的業(yè)務發(fā)展和網絡建設思路，集群路由器的需求會很大?！邦A計3年后，超過1/3的骨干網節(jié)點需要采用集群路由器，約1/4城域網核心需要集群路由器。2011年少量核心節(jié)點就需要10T容量的集群路由器，所以現在建設時就要采用容量能夠擴展到10T(雙向計算)的集群路由器?！?/p>

在產品的選擇上，徐建鋒表示，集群路由器本質還是路由器，所以電信要求集群路由器從業(yè)務功能、網絡功能、管理功能、安全功能等方面不差于單機路由器，在各項標準上保持一致。

“作為集群路由器最重要的應該是容量的擴展性，其次是穩(wěn)定性，再次是可維護性?！痹谛旖ㄤh看來，網絡的發(fā)展是必然的，所以擴展性是最重要的，而穩(wěn)定永遠是相對的。互聯(lián)網有較好的自愈機制，可以通過科學的網絡組織和路由組織來提升網絡的可靠性，網絡的可靠性可以超過單個設備的可靠性。隨著集群路由器的普及，穩(wěn)定性也將快速提升。近期中國電信網絡擴容選擇思科CRS-1集群路由器的主要原因就是其良好的擴展性。

徐建鋒強調，路由器是軟件和硬件的集合體，兩者都很重要，而且軟件的重要性和復雜度已逐漸超過了硬件的重要性和復雜度。所以評價集群路由器的時候，不但要看其硬件方面的能力，更要看軟件的在線升級能力、容災能力、故障自動監(jiān)測和報警能力，運行數據采集能力。尤其是無中斷在線升級和良好的容災設計。

對此，王棟表示，采用集群設備的網絡節(jié)點在運營商網絡中都處于非常關鍵的位置，必須在不間斷業(yè)務的情況下完成設備的交割和升級，對設備提出了很高的要求。而由于集群路由器的復雜度遠高于單機箱設備，運營商在現網中實際使用較少，需要逐漸積累應用、管理及維護方面的經驗。

新一輪容量競賽展開

盡管目前市場對集群路由器的需求已逐漸顯現出來，但真正掌握集群技術的設備廠商卻不多，到目前為止，只有思科、Juniper和華為三家正式了集群路由器產品。

“從硬件上實現多臺路由設備的互聯(lián)所涉及的技術非常尖端，目前只有少數廠商掌握；而從軟件方面看，集群設備的虛擬路由、協(xié)同、ISSU(在線升級)等功能實現起來也十分復雜，并不是所有路由設備提供商都具備研發(fā)集群路由器的能力?！痹谕鯒澘磥?，相對于單設備，集群路由器無論是在硬件還是軟件方面，復雜度都更高。

華為中國區(qū)網絡營銷經營彭昆成認為，路由器集群產品研發(fā)最大的難點就在于要在多臺設備間，實現數據交換平面和系統(tǒng)控制平面的信息同步和協(xié)同工作。

“除了要集成所有單設備的功能以外，集群還要處理多機箱帶來的變化，在設計上比單設備復雜得多?！苯瘀伪硎?。

值得注意的是，作為國產設備廠商的華為，率先在今年3月了容量高達10T的NE5000E，對思科和Juniper發(fā)起了強有力的挑戰(zhàn)，由此也拉開了設備廠商新一輪容量升級競賽的序幕。目前，思科CRS-1的最大容量能夠達到2.56T，而思科今年還將推出8個線卡機箱+4個矩陣機箱的集群，并有可能在明年推出最高速率為100G的接口。

金鑫表示，思科的集群路由器是根據市場的需求，按照清晰的路線圖演進的。根據CRS-1多機箱系統(tǒng)的設計，最大可支持72個交換機箱+8個矩陣機箱架構的集群，其最高容量可達92T以上，這是目前各家廠商集群設備宣稱所能夠達到的最高容量。不難預見，隨著單接口容量提升到100G，這樣一臺集群的容量將更加可觀。

而Juniper方面也表示，在需求比較明確的情況下，也會迅速推出更高容量的集群產品。

仍有變數？

值得注意的是，盡管集群路由器的使用是一種趨勢，但并不是惟一的選擇。

“網絡的擴展性也可以通過科學的網絡組織結構實現。如一個單平面的10T網絡可以設計為兩個平面的5T網絡，甚至4個平面的2.5T網絡，這樣每個平面只要采用大容量的單機路由器就可以了?！毙旖ㄤh認為，可以給與不同的平面不同的角色，實現客戶和業(yè)務的差異化。雖然采用集群路由器能夠實現網絡的擴展，但是太大容量的、同時承載各種業(yè)務的IP網絡，維護管理起來是很挑戰(zhàn)的，實現業(yè)務和客戶的差異化很困難，不同客戶和業(yè)務之間的干擾難以避免。這就相當于一個企業(yè)，需要100層樓才能夠滿足需求，可以采用多種方案，單獨建設一棟100層的，也可以建設2棟50層的，一棟做行政樓，一棟做科研樓。不能說100層的方案一定比50層的好。”

徐建鋒表示，現在大家都在談IP/MPLS統(tǒng)一融合承載網，但是存在一些誤區(qū)。IP統(tǒng)一融合承載網是統(tǒng)一于IP技術，但不一定是物理上的一張IP網絡，而融合是指語音、數據、圖像和視頻應用的融合。如果個別業(yè)務在客戶群和業(yè)務量達到一定規(guī)模后，不排除按照客戶群、不同的業(yè)務建設不同的物理承載網絡，關鍵是規(guī)模能否達到投資與維護成本的邊界。而如果按照這種思路，集群路由器的使用量會減少。

據介紹，中國電信廣州研究院最近正在研究不同網絡組織形式的擴展性，投資效益、對業(yè)務的支撐能力以及對設備的要求。

鏈接路由集群

路由器集群又稱路由器矩陣或多機框互聯(lián)(Multi-Chassis)，即通過采用并行交換技術(PPS)，將兩臺或兩臺以上普通核心路由器通過某種方式連接，共同組成一個多級多平面的交換矩陣系統(tǒng)，使其能夠協(xié)同工作，并且對外只表現為一臺邏輯路由器，從而突破單機箱在交換容量、功耗、散熱等方面的限制，平滑擴展為更大容量的路由交換系統(tǒng)。