网络采用分层拓扑结构连接端口面临挑战

以前服务提供商的网络采用的是依赖于接入层、边缘层和核心层的分层拓扑结构。这种拓扑结构通常很有必要，因为当时的路由器分布密度低，寿命期也只有两年。

尽管分层提供了一种模块化设计方法，但在接入点(PoP)中太多的特殊性占用了很大部分昂贵的PoP内网连接端口，挤占了可能承载产生收入的信息流的WAN端口，从而增加互连复杂性和代价，并导致维护、配置和运行方面的挑战。

图1显示了传统的分层PoP。服务提供商已经部署了冗余路由器来提高可用性。

在图1中，路由器根据他们所扮演的核心、汇聚和边缘设备的角色分别布置在各自的层内。通过增加额外路由器可以调整每个层的容量，其代价是增加了环绕各层的互联链路。每一层的路由器都具有某种专用的功能，因此管理这些路由器可能要求独特的配置和任务。

以这种方式增加设备可以提高弹性，但是冗余系统之间的交叉连接可能会减少产生收入的端口。分层架构越来越高的复杂性以及带宽密集、高性能应用的部署正在将这种传统的拓扑结构推向极限。

提供商需要在边缘网络中有效地提供一系列可赢利的IP业务，以增加ARPU值(单位用户的平均收入)。但由于配置和管理多个物理上新增的路由器来运行新业务所需的投资成本越来越高，因此对严格分层的PoP来说很难提高赢利能力。

为了处理客户服务等级协议并确保高的可用性，服务提供商通常利用多个PoP位置来构建巨大的网络。为了提供服务质量和性能等级以及保持网络的可维护性，简化的设计能够更方便地创建具有更高可用性和灵活性的弹性网络。由于PoP它们本身会趋于统一，因此整个骨干网络可得到简化。

利用那些接口类型最丰富(铜和光接口)的高密度、灵活路由器，服务提供商可以扁平化传统的多层网络拓扑(图2)，同时依靠产品和服务的差异化在市场中树立竞争优势。

边缘、汇聚和核心层整合后允许在网络中使用更少的路由器，对应地降低资金和运营开销。服务也更容易提供，因为需要配置的业务节点更少了。

图1：传统的层次化PoP

图2：扁平化的核心替代方案

PoP扁平化对路由器的要求

为建立扁平化的PoP架构，路由器最好具备以下一些功能：

1. 核心路由器中的IP业务功能

2. 丰富的接口类型

3. 密度和高可用性

4. 物理和逻辑上的可扩展性

5. 可维护性和可靠性

核心路由器中的边缘功能

一般来说，边缘和核心路由器的要求是不同的。核心IP/MPLS路由器倾向于扮演较简单的角色；主要考虑的是直接转发速度，而大多数服务创建和其它形式的网络智能都将来自网络边缘。

尽管核心路由器也牵涉到流量工程判决、解释QoS标记、基于过滤的转发1和很多其他流量处理功能，但多业务边缘路由器允许提供商将多种不同的 ATM和帧中继网络统一到单个IP/MPLS基础架构之上，同时利用领先的IP业务产生新的收入。

必要功能包括业务的汇聚和分配。

这些边缘路由器需要支持配置各种第二层和第三层业务。它们也可能需要在MPLS网络上仿真ATM和帧中继业务，或者以太网业务。因此边缘路由器需要很多种接口类型，而且电路和中继接口都需要。

图3给出了服务提供商期望的边缘和核心功能的差异。

图3：路由器的边缘和核心功能

业务提供商和其他运营商越来越意识到，为了以可预测的方式扩展和构建他们的PoP设计，它们需要功能上的重叠。例如，IP边缘功能在表中是作为核心路由器的要求列出的，而QoS要求是核心和边缘路由器都需要的。

丰富的接口类型

为了进一步统一功能，关于边缘路由器只需要某类接口、核心路由器需要其他接口的旧规则必须重新加以修订。通常认为核心路由器只需要实现大的光接口，不需要高密度、低容量的接口。实际上，这种限制导致了核心路由器缺乏灵活性，并很快被淘汰。

密度和高可用性