路由器的基本功能

這里的路由器跟我們家庭用的路由器功能相似，但是容量不在一個(gè)數(shù)量級(jí)，家庭路由器的端口最大就是千兆，而這里的路由器的端口速率最大到400G和800G，交換容量幾十T，甚至上百T。

1.1 路由器在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中最主要的功能：

是把基站的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)層層匯聚送到核心網(wǎng)，再把從核心網(wǎng)那里接收到的數(shù)據(jù)按照目的地址，層層轉(zhuǎn)發(fā)到目的基站去。

所有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元是長(zhǎng)短不一的數(shù)據(jù)報(bào)文，視頻數(shù)據(jù)的報(bào)文長(zhǎng)度會(huì)比較長(zhǎng)，大概是1024個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度以上，語(yǔ)音數(shù)據(jù)會(huì)比較短，大概是小于100字節(jié)。

視頻、語(yǔ)音等內(nèi)容會(huì)被封裝到IP報(bào)文中，見(jiàn)上圖右上角的IP包圍格式，里面有32位的IP地址，每一級(jí)的路由器會(huì)把每個(gè)端口收到的報(bào)文根據(jù)目的IP地址，以及自己內(nèi)部的地址轉(zhuǎn)發(fā)表，轉(zhuǎn)發(fā)到設(shè)備上的另一個(gè)端口去，轉(zhuǎn)發(fā)表中標(biāo)明下一跳網(wǎng)絡(luò)和對(duì)應(yīng)的端口。

1.2 IP地址轉(zhuǎn)發(fā)表的生成：

有靜態(tài)配置與動(dòng)態(tài)生成兩種方式，動(dòng)態(tài)路由是由復(fù)雜的路由協(xié)議運(yùn)算生成，業(yè)界比較通用的路由協(xié)議是OSPF和ISIS，路由協(xié)議需要多設(shè)備之間交互，并經(jīng)過(guò)一定運(yùn)算而建立。

并動(dòng)態(tài)刷新，其基本原理就是每個(gè)路由設(shè)備把周?chē)淖泳W(wǎng)地址向其他設(shè)備通告，其他設(shè)備獲得這些信息后，就自己整理出一張網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并計(jì)算出到目的IP地址的最優(yōu)路徑。

不同廠家的路由器之間需要路由協(xié)議的互聯(lián)互通，這就需要定義行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織IETF就是負(fù)責(zé)定義路由協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的。

1.3 增強(qiáng)型路由器PTN：

傳統(tǒng)的路由器的轉(zhuǎn)發(fā)是逐條轉(zhuǎn)發(fā)，每個(gè)路由器只管下一跳的轉(zhuǎn)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，就會(huì)按照優(yōu)先級(jí)丟包，這樣就無(wú)法保證傳輸質(zhì)量，常發(fā)生報(bào)文丟棄與延時(shí)增大的問(wèn)題，這樣的傳輸質(zhì)量是無(wú)法滿足基站業(yè)務(wù)對(duì)高質(zhì)量的要求，后來(lái)PTN設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。

PTN主要基于路由器設(shè)備的基本架構(gòu)上，增加了端到端的業(yè)務(wù)隧道功能，見(jiàn)左圖中黃顏色的那條線，這個(gè)功能實(shí)現(xiàn)從基站到核心網(wǎng)建立一條高質(zhì)量的端到端的隧道，通過(guò)特有的技術(shù)保證了隧道里的業(yè)務(wù)的帶寬、延時(shí)，還有就是設(shè)備的熱備份功能，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)設(shè)備之間相互備份。

設(shè)備故障或掉電不會(huì)影響業(yè)務(wù)，PTN面向移動(dòng)基站業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量要求而設(shè)計(jì)，在運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中也得到大規(guī)模的應(yīng)用。

1.4 SDN：

隨著技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)斯坦福教授提出了SDN的概念，叫做軟件定義網(wǎng)絡(luò)，目標(biāo)是把設(shè)備的硬件采用通用硬件來(lái)做，比如用英特爾X86架構(gòu)的CPU或博通的交換芯片，把所有設(shè)備廠家生產(chǎn)的設(shè)備硬件都標(biāo)準(zhǔn)化了，核心競(jìng)爭(zhēng)力構(gòu)筑在軟件上。

美國(guó)人期望在這個(gè)概念下，自己掌握了核心芯片和軟件，把其他設(shè)備商變成低附加值的富士康，路由器在SDN的概念下也產(chǎn)品了NFV，SR，EVPN等技術(shù)，在后續(xù)的內(nèi)容可以再詳細(xì)介紹

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WDM波分復(fù)用設(shè)備

這種設(shè)備最主要的功能是節(jié)約光纖，把原來(lái)多根光纖干的事情現(xiàn)在一根光纖就完成了；還有就是把光功率放大，實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的傳輸距離，再就是在中間節(jié)點(diǎn)做些波長(zhǎng)級(jí)的調(diào)度。

2.1 如何實(shí)現(xiàn)一根光纖里有多個(gè)物理連接：

主要是采用不同的光波長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通常路由器采用灰光的光模塊，他發(fā)出的信號(hào)是寬光譜，就是圖中左面路由器的TX1到TXn光口發(fā)出的光信號(hào)。

每個(gè)TX發(fā)出的信號(hào)所占的光譜是一樣的，WDM設(shè)備的OUT單板由灰光接口接收這些信號(hào)后，在單板內(nèi)做波長(zhǎng)變換，變換成λ1~λn的不同波長(zhǎng)的彩光信號(hào)。

每個(gè)彩光信號(hào)使用不同的波長(zhǎng)，在光譜圖上看到他們?cè)诠庾V上的位置是錯(cuò)開(kāi)的。

每個(gè)波長(zhǎng)λ所占的光譜寬度通常是50GHz，類(lèi)似于無(wú)線基站，不同的運(yùn)營(yíng)商要無(wú)線頻率錯(cuò)來(lái)一樣，多波長(zhǎng)的光信號(hào)λ1~λn在WDM設(shè)備內(nèi)部通過(guò)光纖，再連到另外一塊單板叫合波板MUX，MUX單板把多個(gè)光口來(lái)的不同波長(zhǎng)的光信號(hào)合在一起，從一個(gè)光口出來(lái)，再接到前置放大器單板BA，做光功率放大后，加入光監(jiān)控信號(hào)OSC，就可以把這個(gè)多波長(zhǎng)信號(hào)接到長(zhǎng)途光纖上了。

在長(zhǎng)途傳輸?shù)倪^(guò)程中，設(shè)備單跨的能力距離是100km左右，超過(guò)這個(gè)距離，就要在中間增加WDM的光中繼設(shè)備，這個(gè)設(shè)備只配置OLA光放單板，并處理光監(jiān)控信號(hào)OSC，最后到了需要上下波的節(jié)點(diǎn)。

先經(jīng)過(guò)后放大單板PA，再經(jīng)過(guò)解分波器單板DEMUX分解出不同的波長(zhǎng)信號(hào)λ1~λn，這個(gè)DEMUX單板的內(nèi)部其實(shí)就是光學(xué)器件的濾波器，通過(guò)不同的光接口出來(lái)，最后在OTU單板上把波長(zhǎng)再轉(zhuǎn)換成路由器設(shè)備可以接收的灰光信號(hào)，通過(guò)灰光接口送給路由器。

通過(guò)WDM設(shè)備的這些功能，就幫助路由器實(shí)現(xiàn)了”星型的邏輯拓?fù)洌?a target="_blank">環(huán)形的物理拓?fù)洹薄?/p>

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固定網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)

固定網(wǎng)絡(luò)的傳輸部分，與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)類(lèi)似，主要是路由器和WDM設(shè)備。主要區(qū)別在接入部分，移動(dòng)通信的接入是基站通過(guò)無(wú)線的方式把手機(jī)、共享單車(chē)等終端接入到網(wǎng)路中。

而固定網(wǎng)絡(luò)是靠有線的方式，光纖或銅線，把家庭里的各種設(shè)備接入到網(wǎng)絡(luò)中，有線接入的帶寬要比無(wú)線方式大的多，有句話叫做“有線的帶寬是無(wú)限的，無(wú)線的帶寬是有限的”。

3.1 圖示的白圈里面內(nèi)容就是有線接入網(wǎng)：

有線接入網(wǎng)分為局端設(shè)備OLT，光交箱和光分路箱，這些設(shè)備是放置在機(jī)房、街邊機(jī)柜或者小區(qū)的樓道里，家庭端設(shè)備ONU，有時(shí)也叫ONT，就是俗稱(chēng)的光貓。

這個(gè)要放在家庭里，是我們平時(shí)接觸比較多的，光貓負(fù)責(zé)把拉到家里的拿一根光纖的信號(hào)解出來(lái)，分給不同的端口，接IPTV機(jī)頂盒的以太網(wǎng)口用來(lái)看電視，接無(wú)線路由器的以太網(wǎng)口用來(lái)上網(wǎng)，接有線座機(jī)的銅線口用來(lái)打電話。

這些年的光纖入戶發(fā)展的很迅猛，幾乎把原來(lái)廣電的同軸電纜入戶的有線電視業(yè)務(wù)的市場(chǎng)全部占了。

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接入網(wǎng)PON設(shè)備主要功能

PON是英語(yǔ)Passive Optical Network的首字母縮寫(xiě)，譯為無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)?！盁o(wú)源”指ODN(光分配網(wǎng)絡(luò))，就是左圖中紅圈部分，這部分都是無(wú)源器件。

ODN處在局端設(shè)備OLT與家庭終端ONU之間，ODN全部由光分路器Splitter（實(shí)際上為玻璃器件）組成，就是右圖中下面部分。

運(yùn)營(yíng)商在PON系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，一般在用戶數(shù)達(dá)幾千上萬(wàn)戶的一個(gè)社區(qū)，建設(shè)一個(gè)PON系統(tǒng)，部署一臺(tái)OLT、幾百臺(tái)光分路器Splitter、一戶一臺(tái)ONU（俗稱(chēng)光貓）。

4.1 運(yùn)營(yíng)商宣稱(chēng)的百兆入戶，用戶實(shí)際獲得千兆帶寬了嗎？

以性能相對(duì)較好的GPON系統(tǒng)為例， OLT的一個(gè)PON端口的下行傳輸速率是2.5Gbps，上行傳輸速率為1.25Gbps，在“百兆時(shí)代”運(yùn)營(yíng)商的真實(shí)網(wǎng)絡(luò)中，分光比一般為1：64，戶均實(shí)得平均接入帶寬=2.5Gbps/64=39Mbps，這個(gè)39M也未必是真實(shí)的。

OLT一個(gè)PON接口會(huì)服務(wù)于64用戶，但是一臺(tái)OLT設(shè)備會(huì)服務(wù)于1000個(gè)用戶，OLT與上游路由器的之間的接口最大也就10G，1000戶來(lái)分10G，平均一個(gè)用戶占用上游路由器的平均接口帶寬就只有10M了。

那么運(yùn)營(yíng)商為什么會(huì)宣傳百兆，甚至200M,300M帶寬呢，主要原因在于OLT和路由器支持統(tǒng)計(jì)復(fù)用，就是說(shuō)別人的平均帶寬不用時(shí)，你可以用，網(wǎng)絡(luò)閑時(shí)你可以得到宣稱(chēng)帶寬，而網(wǎng)絡(luò)忙時(shí)你就得不到了。

原文標(biāo)題：聽(tīng)硬件老司機(jī)聊：為啥你家的網(wǎng)絡(luò)達(dá)不到2、3百兆？（下篇）

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