多年來，網絡一直沿着面向業務支撐的技術體系發展，爲承載特定業務構建網絡，爲融合新興業務改造網絡。在這一傳統的網絡技術體系框架下，依靠拓展鏈路傳輸帶寬，提升節點處理速度，增大節點處理容量，增長複雜控制算法和協議等系列技術，不只難以知足特性差別日益擴大的用戶業務承載需求，並且付出了網絡複雜度快速提升和傳送效率明顯下降的代價，面對大量差別化用戶業務的規模化應用，網絡沒法適應的問題日趨凸現，國內外網絡技術的發展迷失了明確的方向。究其主要緣由：其一網絡是剛性的，改造只能依靠升級和擴展，沒法實現重構；其二節點是封閉的，節點的升級和擴展只能由原提供商實施，沒法實現開放。針對上述問題，咱們擺脫傳統網絡技術體系束縛，提出了面向服務提供的新型網絡技術體系。服務器
面向服務提供的新型網絡技術體系的基本思想是：1. 對現有和將來可能出現的用戶業務進行科學聚類，針對用戶業務聚類定義層次化網絡服務；2. 經過用戶業務聚類和分層網絡服務隔離，將用戶業務和網絡服務間傳統的緊耦合關係轉變爲鬆耦合關係；3. 將網絡服務分爲資源共享層、可重構邊緣層和邏輯承載層；4. 資源共享層提供可重構的柔性網絡服務，邏輯承載層根據用戶業務類別特性需求，提供邏輯承載網絡生成業務承載服務，可重構邊緣層利用資源共享層提供的可重構柔性網絡服務，構建邏輯承載層的邏輯承載網絡。實現面向服務提供的新型網絡技術體系的關鍵是：研究開放式可重構路由交換平臺技術。網絡
開放式可重構路由交換平臺技術的基礎是平臺化支撐下的構件化處理技術。其特徵體如今三個方面：1.平臺爲各類組件、組件爲各類構件提供可重構的運行支撐環境，構件是基本處理模塊；2.平臺、組件和構件均服從統一的系列標準化規範：任意第三方提供的標準化組件能夠在同一平臺上參與完成給定任務，任意第三方提供的標準化構件能夠在同一組件上參與完成特定功能；3.平臺級和組件級均能實現功能升級重組、性能編程分配和管理分層配置，構件級具備較強的可維護性（如加載、卸載、升級和更新）。架構
根據上述提出的面向服務提供的新型網絡技術體系及開放式可重構路由交換節點的目標要求，肯定基本設計原則以下：框架
簡單、透明原則模塊化
表如今如下幾個方面：性能
用戶對網絡的使用符合簡單、透明的原則。在此基礎上，用戶能夠在自身定製服務的範圍內動態的得到最大的效益而無需考慮服務的種類、網絡的構造等問題。spa
網絡的構建符合簡單、透明的原則。在此基礎上，網絡運營商能夠靈活的進行多種服務的網絡配置，有效的實施網絡的控制和管理。
網絡設備的構建及接口標準符合簡單、透明的原則。在此基礎上，設備提供商能夠有更大的空間進行設備的研發及改造。
可擴展的原則
網絡體系架構設計應該面向變化，具備可擴展性，可以提供柔性的服務，支撐現有和將來大多數業務。因此網絡必須可以脫離層出不窮的業務發展約束，可以聚類不一樣的處理任務和網絡業務，構建具有規模可縮放、功能可重構、服務可定製等特性的網絡體系架構。
網絡節點設備體系架構應符合可擴展的原則，支持在其之上的不一樣提供商的升級和功能、性能擴展。當前網絡節點設備的體系結構是緊耦合的，缺少靈活性，採用專門設計的軟/硬件。可重構路由交換平臺採用開放標準和積木式模型，模塊可互操做，軟件可重用，則開發者能夠在交換節點中集成不一樣廠商的軟/硬件模塊，方便地升級、擴展或重組交換平臺的結構和服務。
模塊化原則
模塊化原則主要是指網絡設備構建模塊化方法。網絡節點設備能夠在功能及性能的基礎上被劃分爲多個相互做用的功能模塊，模塊能實現功能升級重組、性能編程分配和管理分層配置，具備較強的可維護性（如加載、卸載、升級和更新）。
最小耦合度原則
模塊的劃分方面採用最小耦合度原則，使模塊之間的關聯性最小，便於模塊單獨的增刪，便於重構的實現。最小耦合度原則將複雜的鏈接關係、依賴關係和控制關係趨於簡單，使模塊的變化對其它模塊的影響下降，提升了路由交換平臺不一樣粒度下重構的效率。
標準化原則
網絡節點設備在支持模塊化原則的基礎上須要制定模塊之間的標準化規範，使得任意第三方提供的標準化模塊能夠植入設備參與完成特定功能。
模塊化和標準化是實現網絡設備可擴展的必要條件。
系統設計
系統整體結構分爲線路接口（LE）、轉發處理（FE）、高速交換（SE）、控制（CE）四部分。LE是數據包進出物理鏈路的接口。FE是在轉發表中查找輸入包目的地址從而決定目的端口。SE實現報文的交換。內部通訊模塊是保證路由交換設備各個組件協調工做、主控組件(CE)對其餘各個組件進行有效控制的模塊。主控板上的主處理器負責運行路由協議、維護並更新路由表等工做。從處理器位於各個功能板上，經過內部通訊網絡與主處理器進行通訊，從主控板獲取路由信息、配置文件、控制信息。
爲了實現路由交換平臺的重構，設計了構件管理系統。服務器端部署在域服務器上。其中，面向構件的資源管理模塊負責管理構件庫；命令解析器解析管理者命令，基於重構策略，生成重構命令，並經過網絡配置代理在全域內下達重構命令，實現設備中構件的加載、卸載，以及改變鏈接拓撲等功能；配置解析器解析來自外部系統的命令；構件庫存放可執行構件；網絡配置代理實現與設備端程序的交互。
在設備端，軟件構件的重構發生在主控部分，軟件構件代理首先判斷重構命令是否合法，解析合法的重構命令，實現軟件構件的增刪，具體過程見下文對軟件組件/構件重構機制的論述。硬件的構件的重構發生在單板部分，硬件構件代理首先判斷重構命令是否合法，解析合法的重構命令，將合法命令的解析結果由主控傳給單板，在單板上經過單板資源管控實現硬件的重構。重構結束，軟件構件重構的反饋信息由軟件構件代理向網絡配置代理返回，硬件構件重構的反饋信息由硬件構件代理向網絡配置代理返回。
1.硬件體系結構框架
開放式可重構路由交換平臺整體結構的特色是：統一接口、三網融合（電信、廣電和互聯網）、功能擴展、靈活組件級重構、統一IP承載、統一交換。
平臺體系結構分爲兩個平面：數據平面和控制平面。
LE與FE對插， FE、SE經過背板拓撲結構相連構成數據平面，進行平臺數據轉發及處理功能。數據平面總線接口統一爲：XAUI。
LE、FE、SE經過內部通訊與CE相連構成控制平面，造成以CE爲核心的平臺控制體系。CE爲主備冗餘設計，控制平面總線分爲監控總線、管理總線。各板卡經過監控總線與Monitor相連。監控總線接口統一爲：I2C；管理總線接口統一爲：Ethernet。
2. 軟件體系結構框架
（1）開放式可重構路由交換平臺軟件體系結構
開放式可重構路由交換平臺軟件體系結構分爲主控部分和單板部分。主控部分和單板部分使用ForCES協議經過內部通訊網絡交互信息。
主控部分負責路由交換平臺的業務配置、運行管理、狀態監控、路由計算、路由下發、軟件組（構）件重構。
單板部分負責數據報文轉發、路由協議報文處理、路由表更新、單板組（構）件重構。
業務重構機制
1.業務處理基本流程
業務重構主要指經過對網絡內可重構路由交換平臺的重構實現對不一樣基於分組的網絡體制的支持。爲此設計了分層的一體化承載網絡，包括3層，分別由路由節點、域和區組成。多個路由交換節點(Router Node, RN)組成一個域（Domain），多個域組成一個區(Region)，全網由多個區組成。根節點服務器（Root Server，RS）負責區內跨域的邏輯承載網的管理，跨區的邏輯承載網的管理由相關Root Server負責協調完成。域內邏輯承載網的管理由域服務器（Domain Server, DS）經過網絡配置代理（Network Configure Broker，NCB）完成。
當有業務重構需求時，域服務器經過對相關信息的分析，基於特定算法，生成重構命令，並經過網絡配置代理在全域內下達重構命令。可重構路由交換平臺將獲得軟件構件重構和硬件構件重構兩種命令。前者由路由交換平臺主控部分的軟件構件代理接收、解析並執行。後者由路由交換平臺主控部分的硬件構件代理接收、解析並執行。
業務重構流程的重構發生在主控部分，具體過程可參見軟件組件/構件重構機制。硬件構件的重構發生在單板部分，硬件構件代理首先判斷重構命令是否合法，解析合法的重構命令，經過ForCES將合法命令的解析結果由主控傳給單板，在單板上經過單板資源管控實現硬件構件的重構，具體過程可參見硬件組件/構件重構機制。軟件構件重構的反饋信息由軟件構件代理傳回NCB，硬件構件重構的反饋信息由硬件構件代理傳回NCB。
2. 電信業務處理流程
開放式可重構路由交換平臺具體很大的靈活性，能夠經過重構知足各類業務的需求。本文以電信業務處理爲例，對可重構過程進行分析。
電信業務處理包括數據處理和信令處理兩個部分。
信令處理考慮軟交換信令處理。信令經過可重構平臺的互聯，構成了一個虛擬信令網絡。
信令經LE打成IP包，送往SS，SS負責解析，在此基礎上產生新的信令經交換送往被叫方，同時指導數據業務打包處理。
業務數據到達LE後，SS依據以前收到的信令，查詢號碼路由表，指導LE將其加上合適的目的IP地址並打成IP包送至FE，而FE經過查詢轉發表，將該包轉發至相應端口。
國內外對路由器爲表明的關鍵網絡設備的研究，已經從單純追求提升設備性能發展到同步研究提升性能和擴展功能，這是實現多網融合、業務融合的迫切須要。本文提出了可重構路由器中體系結構和業務重構機制。這些研究是創建在面向新型網絡應用的可重構性、可複用性研究之上的，後期咱們將圍繞提升可重構路由器性能，將部分軟件構件功能硬件化、相關標準的制定進行更多詳細研究。
