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智能虚交换技术研究和性能测试

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作者：欧振猛; 刘军民; 胡绍基; 张光昭
摘要：本文首先针对以太网固有问题，提出了IVS（智能虚交换）技术体系，然后阐述了IVS核心运行机制，并对IVS系统进行性能测试，最后指出IVS是一种可用于城域范围的新型传送技术 。
1、引言
根据Gannet2006年3月发布的2005年全球以太网交换机市场份额分析报告，以太网交换机的出货量同比增加9%，销售额方面同比增加7%，达12.9亿美元，其中吉比特以太网交换占据了61% 。同时，以太网的应用场合已从局域网向城域网、广域网拓展，但是传统以太网技术主要存在5个问题[1]：无故到端的QoS保障机制；保护机制不完善；性能监测和内在OAM能力薄弱；扩展性和资源的利用方面不足；用户的治理及安全性差 。
这些问题在以太网应用于城域网、广域网场合下显得相对突出 。如何解决这些问题成为以太网领域研究的热点，国际各大标准组织（IEEE、ITU-T、MEF、IETF等）都进行相关的研究 。目前，主要的解决方案有：MPLSL2[2]，QinQ[3]，Vlan ID可路由的解决方案GOE[4]，MAC in MAC方案（这是一种类似Q in Q的方案） 。
为了寻求解决方案，笔者于2001年提出VlanIDswitch概念[5]，主要解决了以太网应用于城域网的“扩展性和资源的利用方面不足”问题，形成了第一代的虚交换（virtualswitch，VS）产品——ISN8850E，这是和华为公司合作的基于其宽带接入服务器ISN 8850平台的VS产品 。由于第一代VS产品采用了Vlan ID switch集中处理和手工配置的方式，系统容量和应用场合受到限制，因此于2002年开始，从实际需求出发，笔者进行了第二代智能虚交换（intelligent virtual switch，IVS）[6]的研究和设计，重点解决了以太网存在的其他4个问题 。
从总体上来说，IVS的创新点在于：以VlanIDswitch取代原来VlanID bridge概念构造新型转发模式；在程控交换技术和数据交换技术之间寻求平衡，设计新型协议；引入用户编号和集中治理概念，为IVS技术的大规模使用提供可能 。
2、系统结构
IVS采用了3层功能架构：承载转发层、连接控制层和业务控制层，具体如图1所示 。
图1; IVS体系模型结构
IVS承载转发层由具备VlanIDswitch处理能力的数据转发实体（datarelay entity，DRE）通过以太网高速连接组成，该层主要承担以太网业务流转发 。
IVS连接控制层是由具备连接控制功能的网络信令实体（networksignalingentity，NSE）通过资源保障互联协议（resourceprove interconnect protocol，RPIP）连接组成，承担端到端连接的资源预留、建立、维护、拆除以及呼叫记录详单（CDR）的生成等功能 。该层是IVS体系中承上启下的重要层面，向上通过资源保障互联协议用户接口部分（RPIP UNI）为业务控制层提供业务接口，向下通过公共开放策略服务增强版协议（common open police service plus，COPS ）和承载转发层形成控制下发接口 。
IVS业务控制层是由业务触发功能实体（servicetriggerentity，STE）和业务控制登记实体（servicecontrol register，SCR）组成，SCR记录了用户数据，包含物理位置、逻辑标识、用户权限、认证方式、接口能力等信息 。当业务触发之后,STE访问SCR进行数据查询，得到必要的业务信息，然后指挥连接控制层来建立相关电路 。
OAM/治理层负责提供治理、监视、维护、告警等网管功能，对包含承载转发层、连接控制层和业务控制层在内的各种功能部件，如DRE、NSE、STE和SCR等进行监测和维护治理 。
3、运行机制
下面针对IVS的运行机制主要从协议模型、转发模式、编号机制和集中治理4个方面进行阐述 。
3.1RPIP逻辑模型
在IVS体系中，用户信息主要存放在SCR里，当用户触发链路建立请求时，SCR通过RPIPUNI信令通知NSE，NSE设备之间则通过RPIPNNI信令进行路径选择，确定一条能够满足要求的链路逻辑信息，然后NSE将链路逻辑信息通过COPS 协议发到DRE上，DRE根据逻辑信息在设备上进行资源预留和物理链路建立 。RPIP分为UNI和NNI两大类型，逻辑模型如图2所示 。

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