论通信交换网与传送网的关系(ZT)

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论通信交换网与传送网的关系

——返璞归真看“铁路运输”

当今是通信网络技术发展迅猛的年代，由于运营商对多业务运营的期待，原有的TDM通信网络架构整体（包括TDM交换网和TDM传送网）受到了冲击，一时间ALL IP成为了潮流，于是乎，人们开始议论未来的ALL IP网络架构是什么样子的。有部分人认为，未来因为有了路由器，而它既是“包交换机”，也是“包传送设备”，所以底层只要有光纤即可（这就是“强交换弱传送”的“IP+光”解决方案）。而另一部分人认为，路由器成本太高，如果大家将路由器 “退化”回简单的“包交换机”，其成本差价就够建设一张专用的“包传送网”了（这就是“弱交换强传送”的“L3＋TMPLS”思想）。还有一部分人认为，交换网和传送网两层应该并行和谐发展，任何一个都没必要太弱或太强（这就是“IP+OTN&GMPLS”思想）。

那么到底未来ALL IP的交换网和传送网应该如何“配合”呢？让大家返璞归真，对比的看看大家都熟悉的铁路运输系统吧。

首先，大家找到铁路运输系统的“交换机”——火车站（实际是“人交换机”），假设全中国333个地市都有火车站（为了防止“交换机”的自身故障可能还要设置2个），然后找到铁路运输系统的底层“管道光缆”——火车轨道路基；最后，大家可以把通信线路上WDM系统建设，看成“拓宽”路基增设轨道，而把SDH建设看成是时分利用铁轨的“火车”。——看看，这两张网的相似之处还是非常多的！

由于每两个城市之间都可能有需要旅行的旅客，这就像通信网中，每两个地市之间都有长途电话业务需求一样。而铁轨的物理路由是有限的，这也和光缆物理管道路由有限一样，每个人在进火车站大门准备开始旅行时，需要先和铁路企业签一个“服务协议”（注意这里还不完全等同于传统意义上的“车票”，因为可能需要转车，车次不定，有点象过去使用的“联票”），协议里描述了大家出发地址编号L和目的地址编号M。

第一种极端的方案Z是，不设置穿越火车站的车次，所有火车在相临火车站之间运动，火车也不用分车次，更像是传送带，传送带可以隶属于火车站管理（这和路由器出彩光很像），火车到站后，所有车上的人都下车，与刚进入火车站开始旅行的人一起，重新“查票换车”，而所谓“查票换车”，就是火车站根据“服务协议”上的L/M编号信息，以及本火车站的相对位置信息，进行查表，找到该客户需要前往的下一个火车站的地址编号，然后把他安排到相应的“火车传送带”上。人们这样一站一站地旅行下去。

另一种极端的方案A是，任意两个火车站之间都设置独立的“直达车次”，这样，人们只要一进站，就可以根据L/M编号直接找到对应的“车次”N，大家只要一个上下火车的过程（一跳），就可以到达目的地。

很显然，完全的方案Z在铁路运输网中是不能被接受的，主要原因有四，一是，长途旅客（如从广西北海～黑龙江佳木斯）“转车”的次数很多，造成整个旅途时延过长；二是，火车站人员查表一般是根据地理位置的，一般采取“就近跳数最少原则”，他们并不能知道，此时此刻那一条线上人多，那条线上人少，这样如果赶上“春运”人多一些，有些“热站”会聚集了大量的人，严重超出了火车站的处理能力（吞吐能力），这样就必然会出现大量人员滞留车站的现象，而另外一些“冷站”此时可能没人！通信网络中称之为“拥塞”，因此通信网络如果要保证QOS质量，也必须 “轻载”；三是，目的地人员根本无法“接站”，因为旅客时间耽误了，大家根本不知道他是滞留在某火车站了，还是某传送带故障了（传送带还在运动，没停，但很多客户都从传送带上“滑落”消失了），甚至根本没出发！这就使大家的铁路维护人员无法即时前往排障；四是，一旦某相临两车站之间的传送带发生故障，都有可能影响从所有车站开始旅行的人（因为他们都有权力、有可能会准备走到这个传送带上来），因此，大家必须即时将这一信息“通知”所有车站，让那里的工作人员修改自己手中的“表项”，这就是“路由收敛”，它不仅很繁、很慢，而且弄不好还会因收敛修改间隔过快而发生错误，这就是“路由震荡”。

方案A是广大“被服务者”最希望的，是网络“扁平化”程度最高的，也是铁路部门的“目标网”。但由于受限于成本因素（如果大家要建设各车站之间FULL MESH的铁轨，在不考虑一个城市双火车站的情况下，333个城市之间有333×332/2＝约5.5万条路由需求），几乎是不可能的。

因此人们的最终选择必然是在方案A和方案Z之间找一个“平衡点”，找一个“扁平化”程度适中的方案。

此时有人提出了Z的修改方案Y，既分级别、分层设置车站，例如，大家在中国，北京、上海、广州被设计为一级车站，三站之间两两设计独立的传送带；在西安、南京等八个重要地点设置二级车站，二级车站必须保证于所有一级车站之间有直达传送带；在一般省会及副省级城市设置三级车站，三级车站必须保证与两个以上（含）的二级车站之间有直达传送带；在一般本地网城市设置四级车站，四级车站必须保证与两个以上（含）的三级车站之间有直达传送带。这样最普通的两个地市之间旅行，最多也只通过八个（4、3、2、1、1、2、3、4）车站（扣除首尾的源、目的地车站，共6跳）。这种方案相对Z方案来说优点是明显的，首先，旅途跳数少多了，时延少了（假设传送带的传送速度为“光速”，旅途时延主要是客户多次上下传送带的时间累计）；其次，由于业务分层规划了，跳数少了，转接次数也就少了，对于所有火车站来说，平均吞吐压力下降了；最后，人流量聚集的地点从无序随机的状态，变得相对有序，一般级别越高的车站人流量越大，所以火车站出现了“大小”之分。

但Y方案没有解决故障即时诊断的问题，甚至因为“跨距”的变长，而更加困难（如北京～上海发现故障，根本不知道是在北京～天津～济南～南京～上海，四段中的哪一段！）；它也没有彻底降低路由收敛的困难；另外，它还带来了一些“负作用”，由于它引入了“传送带直达”思路，也就是说从北京～上海，路过沿途小站时不停，这一方面要求传送带增加条数（如北京～上海的传送带和北京～天津传送带在北京到天津段的路基上并排传送），另一方面要求有一定的“传送带立交桥”（如北京～广州与成都～上海的传送带很可能在武汉“相交”，需要“立交桥”），这实际就是对底层基础网络提出了一定的“调度”的需求。

当然，人们还可以继续按照这种思路修改Y方案为X、W、V等等，大家不断减少火车站的级数，同时不断增加“传送带”和“立交桥”，改到最后一看，哈哈，就是A方案了！而那些传送带和立交桥加起来就是“传送网”！

讲到这里，大家应该很容易理解，实际上交换网本身需要FULL MESH的链路层支撑，这是业务属性决定的，而当最底层的物理网络不支撑的时候，就必须引入“传送层”，由传送层负责链路层调度和安全管理，交换层与传送层两手都要硬，一个都不能少。

（至于如何建设传送网请看《从铁路运输看当今通信传送网建设的方案选择》）