华为端到端100G 解决方案白皮书目 录引 言 .1华为端到端100G解决方案 .21. 端到端可部署的方案 . 32. 绿色可持续的带宽增长保证 . 33. 增强的业务质量保证EQC . 34. 100G集群路由器带宽平滑扩展 . 4华为端到端100G 解决方案实现技术介绍 .6Solar 2.0 PFE2A：100G转发引擎 . 7100GE路由器线卡方案 . 7100G WDM先进编码调制技术 . 8OTN/ASON . 9结束语 .111引 言近些年来，以IP技术为基础的宽带业务迅速发展，固定和移动宽带用户数量都呈现快速增长势头。与此同时，网络技术的进步，使人们的远程交流体验越来越接近于“身临其境”的自然沟通，远程获取信息的方式更加便捷和高效。网络信息的内容也从简单的文字、语音，到多媒体图文，到视频，再到接近于自然的高清视频，这些因素驱动IP流量迅猛增长。最新研究报告显示，未来五年，IP流量的年复合增长率将达50%，其中视频流的增长是关键驱动，将占据IP流量年复合增长的62%；另外，移动宽带的流量增速更是高达128%。网络流量的迅速增长，促进了路由器和传送设备线卡容量的持续增长，从1G、2.5G、10G到40G和100G. 对于运营商和用户来讲，100G意味者更大的单设备容量，更低的单位带宽功耗和成本，能够有效地帮助运营商提升带宽、降低运营与维护成本，帮助最终用户获得更加自然的远程交流体验和更加便捷的信息获取体验。2华为凭借多年的技术积累与对客户需求的深刻理解，整合了路由器和光传输领域的领先优势，在2009年9月成为了业界首家发布端到端100G解决方案的厂商。100G集群路由器和端到端100G也是构成华为IPTime SingleBackbone解决方案的关键要素。通过IP和光流量的协同，保护协同，运维协同，IPTime SingleBackbone解决方案可以大幅提升网络的承载效率及可靠性。100GE线卡和端口将率先在长途骨干（CORE）获得应用，并逐步延伸至骨干边缘（EDGE）及城域（METRO）网络。在长途骨干，通过支持100GE接口的NE5000E路由器集群系统和40/80波100G的OSN6800/8800 OTN系统共同组网，实现100GE的长距离传送，并充分提高整网的开放性和可靠性，宜于网络规划、建设和运维；在骨干边缘及城域核心，采用NE5000E集群路由器100GE接口直连方案，大规模简化网络架构，使运营商轻松应对流量本地化的业务发展趋势。图二展示了华为端到端100G解决方案的全貌：华为端到端100G解决方案NMS Policy Server(U2000, U2520, RM9000) Metro & EdgeLast Mile/AccessIP/Optical Core10G/40G/100GFMC100G100G1G/10G40G/100G图二 华为端到端100G解决方案31. 端到端可部署的方案目前100GE光模块的初期传输距离仅实现了10公里。而100GE接口首先是在长途骨干核心平面应用的，这就需要核心路由器和传送系统的紧密配合。华为OTN（Optical Transport Network）系列产品基于华为自主研发的100G光电模块和核心芯片，集成sDQPSK、ePDM-QPSK等先进的编码调制方式，实现1500公里超长距离传送，使得单光纤的传送容量提升到8T。配合领先的大容量OTN交换、智能 ASON（Automatically Switched Optical Network）等技术，实现WDM（Wavelength Division Multiplexing）传送网络持续向更大容量、更灵活高效和高可靠的网络演进。路由器与传输的互通能力也是运营商建设端到端100G网络必须考虑的重点。华为充分发挥自身同时拥有路由器和传送两大业界领先的产品系列的优势，以及在100G标准领域的积极参与和深入全面理解，实现100GE路由器与100G传输的标准化的互通，从而可以为运营商提供完整的端到端100G解决方案。2. 绿色可持续的带宽增长保证带宽的增长，用户业务体验质量的提升，不能以无限地功耗增长和支付成本增长为代价，否则增长是无法持续的。华为公司的100G解决方案，引入了多项低功耗技术，使得每10G功耗比业界当前的系统降低了57%，达到了4W每Gbit/s的领先水平, 有效地支撑了带宽的持续增长。3. 增强的业务质量保证EQC从运营商网络实际运行的情况来看，仅仅靠带宽的增长难以完全保证端到端业务质量保证的需要，如：41) 很多运营商在有较充分带宽的情况下，IPTV的视频质量还是无法得到根本的保证，也无法准确定位出具体的故障位置；2) P2P业务逐步成为互联网的主要流量，P2P终端不清楚网络的拓扑结构，导致90%以上的IP流量流向了骨干，而没有像传统电信网络那样实现本地化，这造成了骨干持续的扩容压力和终端用户体验质量的降低；3) 带宽的增加和接入终端的智能化，使得以 DDOS (Distributed Denial of Service) 为主要手段的网络攻击，成为影响网络质量的非常重要的因素，已经发生的多起网络安全事故，也暴露了传统网络的脆弱。要保证端到端的业务体验，网络不能仅仅提供一个带宽，而是需要更多的智能，而且这种智能的部署成本是受限的，华为把这种可部署的质量保证措施统称为EQC（Enhanced Quality Control）。EQC是一个全网解决方案，可在城域，骨干各种位置部署，华为的解决方案把部分EQC能力固化到了硬件和芯片中，以有效降低部署成本。EQC是配合带宽增长，保证业务质量，降低运营商运营成本的必要措施。EQC主要包含以下内容，华为公司会在后继解决方案中持续优化并提升其能力：1) 可扩展的业务支持：能够识别需要特殊保证的业务，并给予特殊质量保证措施；2) 流量控制和疏导：能够有效控制网络流量的流向，优化资源配置；3) 业务质量监控：能够在线监控业务质量的状态，以便出现问题及时发现并排除；4) DDOS攻击防护：能够保护设备本身以及某个网络免受DDOS攻击；5) 快速故障定位：和业务质量监控配套使用，当出现业务质量问题时准确定位出问题的故障设备或故障链路。4. 100G集群路由器带宽平滑扩展为了应对互联网爆炸式的发展速度，路由器集群技术应运而生。路由器集群的本质是通过将多台单框路由器互联，提高核心节点的数据转发能力，逻辑上仅表现为一台路由器。5华为NE5000E集群路由器是华为公司面向互联网骨干节点、城域网核心节点、数据互联中心节点以及Internet承载节点推出的超级核心路由器。在NE5000E集群路由器采用先进的无阻塞交换技术和自研的Solar系列芯片技术，同时可以支持多种集群模式，例如：独创的背靠背集群、2+4集群、2+8集群等，最多可达16+64 100G集群系统，最大支持10240个10G接口，1024个100G接口，容量总计达到200Tbps。在40G时代，华为2009年在中国电信成功的实现了业界首家 2+4 5T集群的商用，引领网络步入T比特时代。其中创新的背靠背集群设计可以在不需要中央交换框的情况下，将2台NE5000E互联起来形成集群系统，在每槽位100G能力下，能够提供双向端口容量达到6.4T，可以满足客户未来2-3年的网络扩展需求，保护了客户的投资。NE5000E 采用ISHE（In-Service Hardware Expansion）采用了创新正交矩阵设计架构实现光（电）交叉板和交换网板全连接技术，使数据流量最大程度共享交换平面，而且集群高速连接光子卡支持弹性按需配置和交换芯片模式实现Online动态配置，可以在业务不中断、原有硬件不更换的情况下，实现集群平滑扩容，从单框3.2Tbps平滑升级到200Tbps，充分的将单设备容量提升和集群的高可扩展性结合在一起，解决网络快速扩张的问题，满足网络扁平化的需求，保护客户投资。图三 单框 图四 背靠背集群图五 华为2+8集群6华为端到端100G 解决方案实现技术介绍IEEE、ITU-T和OIF 是完成100G领域标准化工作的三个标准化组织，华为是100G标准的主要贡献者。在IEEE，华为在100GE PCS模型和OTN映射领域，提交文稿超过10篇以上；在ITU-T SG15，华为引领OTN标准演进，拥有G.709建议的Editor席位，贡献包括ODU4映射结构在内标准文稿30篇以上。基于上述标准方面的积累，华为得以在100G领域取得多项创新，并将之产品化。7Solar 2.0 PFE2A：100G转发引擎华为依托自研Solar系列ASIC（Application Specific Integrated Circuit）芯片，基于Solar 1.0实现了20G/40G路由器线卡，已经取得大规模商用， 累计发货量已经超过10万线卡。100GE路由器线卡基于Solar 2.0 PFE2A实现，该芯片（如图五所示）具有如下显著优势：业务灵活性，高性能和低功耗的完美融合：Solar 2.0 PFE2A采用了华为独创的 宏 指 令 包 处 理 （ M I P ，Macro Instruction for Packet Processing）技术。它专为IP/MPLS/ETH应用设计，结合了网络处理器业务灵活和ASIC性能高，功耗低的优点， 同时规避了网络处理器处理性能低，功耗大以及ASIC无法支持新业务的缺点，加上其独特的外围器件低功耗一体化设计，实现了业务灵活性，高性能和低功耗的完美结合。100GE路由器线卡方案基于IEEE 802.3ba标准，华为提供1100GE（如图六所示）与1010GE（如图七所示）两种100GE线卡，满足不同应用场景的需求。华为100GE线卡采用两片Solar 2.0 PFE2A作为转发引擎，一片处理100G上行流