新贵驾到：新一代路由器的能力和优势
2009年，本人加盟思科中国，从事IDC/Cloud解决方案，主要包括UCS/Nexus产品。立即对巨容量的Nexus 7K交换机及其相关以太网组网技术产生联想，768*10GE的Nexus7K、Switch Fabric技术能否在城域网使用呢?在我看来，城域网就是IDC的拉伸版本，只要距离不会带来问题，IDC的解决方案就可以在城域网使用。当时与几位技术人员讨论，结论是不合适。
接着，从2012年开始，思科发布了ASR9922，阿尔卡特发布了SR7950，Juniper宣布了MX2020。这些路由器功能定位在业务路由器SR，但是这些路由器的端口配置容量差不多是8Tbps，80*100GE，根据各厂家的Roadmap，在未来1年内，都将支持端口配置容量达16Tbps，也就是160*100G。我又在想：这么大容量的产品，作为SR部署在网络边缘，似乎大材小用，他们可以用作骨干网络和大型城域网的核心路由器吗?从容量上看，是可以的，但是这些路由器的特点是：纯以太网，单机，没有考虑集群，至多考虑两台背对背。就是这些特点，阻碍了推广的道路。
2004年，主流路由器GSR12816和T640的端口配置容量为320G，也就是32*10G，现在是800*10G，增加了25倍，按照升级后的160*100G计算，增加50倍。2004年到2013年的10年间，网络流量增长了大约20倍。这说明单机路由器容量的发展与网络流量的增长基本一致的。
再看看集群路由器，集群路由器在网络上已经很普及，4+2是主流，现网最大集群路由器是思科的CRS-3 8+2，单机箱最大2.24T，8+2集群总容量为17.92T。8+2集群是历时10年累积扩展而来，部分机柜容量仍然是10年前的1.28T，同时兼容了过去的低密度办卡，低速率链路，整个8+2集群路由器实际配置的最大端口容量大约5T，容量利用率只有1/3。这些大容量路由器主要在北京、上海、广州等节点使用，数量占总数不多。这说明，从容量上，从理论上，可以用单机路由器代替集群路由器。但是，实际上是无法替代了，因为集群路由器已有的线路板卡无法替代，尤其是POS，新一代路由器不支持。
再看看单机和集群的运营成本差异。8+2集群路由器，全部10个机柜，与一个单机路由器相比，耗电大约是5倍;机房空间、施工工作量等等，差不多就是10倍，运营成本相差巨大。比如耗电，按照实际消耗5千瓦/机柜计算，一年耗电43800度，按照大工业电价0.79元/度计算，约3.5万元/年。按照机房PUE= 2倍计算，集群路由器一年多用电费就是28万/台，算上机房空间，就更多了。(PUE等于2，PE是耗电效率，设备本身消耗一度，加上空调等配套消耗，实际是2度。)
再看看建设成本。参照已经发生的招标价格，同样端口配置容量的情况下，新一代路由器的价格只有原有集群路由器价格一半左右，这主要是技术本身进步和市场竞争的贡献，以及以太网产业链的规模效应。
最后看看施工难度和成本。集群路由器有1台扩展到8+2，每年不断增加机箱，合并机柜，升级软件，升级交换矩阵，迁移板卡，调整传输等等巨大施工中完成的，带着业务完成的，全是半夜完成了。据说要升级一次集群路由器，前后需要3-5个月。所以业界有一句话：凌晨在马路上走的，除了小姐，就是IT割接工程师，其中肯定有集群路由器的割接工程师。
从以上比较来看，单机路由器的优势明显，应该具备替换集群路由器的实力。
遗老不让位
新一代的单机路由器有如此巨大的综合性价比优势，但是运营商似乎没有在网络架构、技术要求、测试规范、招标规范等方面，积极主动地为引入新一代路由器创造条件，还是重点关注集群路由器扩容，这是为什么?
经过多方了解和打听，主要如下几个方面的原因，导致在骨干网络引入受阻：1. 不支持POS链路，无法兼容现有网络链路技术;2. 不支持集群路由器，无法支持网络的扩展;3. 不能保护已有投资;4. 新设备新技术，没有经过现网验证，存在风险。
以上4点，除了最后一点确实需要试用验证外，本人逐一分析，看看是不是问题，如果确实存在，是否可以解决。
首先谈谈POS链路。这个要求主要是兼容现有网络大量POS链路，同时，运营商仍然将POS作为必选链路技术之一，新增链路仍然有POS链路。POS是何方神圣，如此强大，运营商宁愿多付出一倍的价钱，也不愿放弃?原来POS是SDH王朝的遗老，电信级可管理的标志，电信思维的典型代表。他们不喜欢新贵以太网，认为它们没有规矩，不可管理。但是，40G开始后，全世界都开始与POS说再见，转向以太网，所以以太网产业规模巨大，价格便宜，而POS产业链急剧下滑，元器件短缺，价格居高不下。POS在世界范围内，已经公认被淘汰。运营商其实也知道POS来日不多，但是兼容过去的强大意识，无法断绝。只要对POS有一点要求，在运营商没有差异化的集中采购的体系下，对设备就是死穴。运营商应该拥抱纯以太网，在网络设计上创造条件，新增端口只要求以太网，少量特殊需求，可以特殊考虑。去POS化，拥抱以太网，应该成为运营商去电信化思维的具体行动!
其次，看看集群路由器。集群路由器的最大优势是容量可平滑扩展。过去10年IP网络流量增长了约20倍，集群路由器确保了网络的发展，功不可没。但是，集群路由器的发展也面临挑战和风险。
集群路由器存在市场风险。市场规模小，研发成本高，技术门槛高，最后必须运营商买单。集群路由器目前主要是Tier 1的运营商使用，超过一半部署在中国，并且以后最大的路由器必将在中国使用，这是中国宽带市场决定的。中国电信和联通占到宽带业务的95%，并且南北相对垄断，网络结构上都坚持单一的骨干+省+城域网层次化的汇聚型网络架构，所有省间和城域网之间必须经过骨干网络。这种市场现状和网络架构决定了网络发展依赖路由器容量的发展，从理论上集群路由器是最佳选择。同时中国巨大的网民基数和经济发展不平衡，导致网络流量的分布出现极端。北、上、广成为世界最大的流量节点。看看美国，美国有超过10个宽带运营商，自然流量分布在10个网络之上，同时美国网民绝对值比中国少，网络流量的绝对值比中国小。美国的经济和人口分布比中国均匀，网络业务量也比较均匀。所以，它们单个网络节点的流量比中国少，对路由器的要求没有中国高。
集群路由器背负太多历史负担，阻碍自身新技术即时采用。集群路由器使用到现在，已经10年，回头看，受限于10年的技术和体系架构，为了兼容过去，保护投资，在集成度、耗电、系统能力等方面，无法即时引入最新科技成果。最新路由器单机超过现网最大集群路由器，就说明了这个道理。这也是导致成本居高不下的原因之一。所以，应该合理设计和确定集群路由器的寿命周期和合理容量，该淘汰时就淘汰。
阻碍运营商的网络演进和新设备的引入。运营商以集群路由器作为网络发展演进的主要手段，背着历史包袱，兼容过去网络的思维，有意无意中，阻碍新设备、新技术的使用，没有即时依靠新技术降低网络建设成本。
容易垄断的形成，不利于市场竞争。集群路由器系统自身封闭的不断扩容，无法充分引入竞争。这也是价格居高不下的原因。
从以上分析中，对集群路由器依赖要适度，应该确定合理的寿命周期和容量。中国将成为未来更大容量的集群路由器的主要买主，市场规模很小，高昂的研发成本将由中国卖单。所以，因为尽量采用业界通用的主流设备，避免产品断头的风险。
最后看看投资保护的观点。运营商投资保护的观点值得商榷，认为能够继续发挥作用，就是保护了投资，其实不然。集群路由器为了兼容过去，整机利用率只有1/3，这其实是浪费，并且越陷越深;其次集群路由器的价格是新设备的2倍，多花了1倍的钱保护了投资，这个听起来有点滑稽;再说，已经使用的设备和办卡仍然使用，并没有浪费。最后老旧设备耗电、机房空间等等，运营成本相差很大。所以，保护投资不成立，浪费了投资是真的。
网络发展是否可以不依赖集群路由器?
未来10年，骨干网络容量预计将增长10倍，年均增长25%。现网最大集群实际使用容量约5Tbps，这么大容量的路由器不超过20台，不到全网路由器数量的1%。大部分是2-3T的节点。如果维持现有网络架构，要求路由器容量至少大于50T，才可能满足网络发展的要求。新一代路由器可以相信的容量是16T，无法满足要求。
实现网络扩展性，有两个途径，相互促进，但是各有侧重：依赖设备的容量扩展实现网络的扩展性，依赖科学的网络架构实现网络的扩展性。那么我们尝试看看，能否通过网络结构优化，降低这些节点的流量呢?
本人想到的有两个途径：去核心化和并网分流
去核心化，本质是推动扁平化，弱化骨干网络。省网络成为独立的AS，大中型省之间通过EBGP直达，不必经过骨干网络。对于上海、重庆、广州、深圳、苏州、南京等超过500万宽带用户的超级城域网，可以独立AS出来，与省网络逻辑上平级，单独与其他省互联。弱化后的骨干网只负责小省汇聚以及网间互联互通。在中西部增加国内网间互联互通节点，进一步减轻北、上、广流量压力。通过以上去核心和网络架构的改造，穿越骨干网络广州、上海、北京核心节点的流量估计可以减少40%。
这种省间通过EBGP互联，是网和网之间的互联，与现有骨干网络同一ISIS域内的省间直达是不一样的。通过EBGP直达，路由管理方便，流量流向清晰。在同一ISIS域内实现直达，会导致大量的等价路径，流量流向不清晰，在故障情况下的流量流向，更加不可控制，不可预见。
去核心化后，设备容量要求仍然大于20T，16T的路由器无法满足要求。怎么办?
在通过并网分流的方式，建设SP 骨干routing Fabric。比如建设2个并行的骨干平面，实现分流，减轻设备要求。运营商的整个网络抽象看，就是一台路由器，每一个城域网和IDC就是线路卡，负责用户接口，骨干网络就是交换矩阵，负责城域网/IDC之间的流量交换。路由器为了增加交换容量，一般都有8个独立并行的交换矩阵卡，它们之间互不相通的。所以，我们的骨干网络也可以有多个平面来实现容量扩展。比如，在美国有10多个运营商，就有10个并行的骨干网络。在美国的Tier 1运营商，EBGP Peer数量最多达4000多，说明美国的网络数量多，骨干流量已经被分担，路由器流量压力就小了。中国互联骨干网络主要是中国联通和中国电信，并且各自坚持只建设一张汇聚型的网络，导致骨干节点流量高度集中，路由器压力巨大。所以，全球一半的集群路由器在中国电信和联通使用。电信和联通完全可以通过增加骨干网络平面的方式实现分流，减低设备容量要求。
通过去核心化和并网分流的架构优化，可以实现网络容量的持续扩展，可以降低网络设备的要求，可以采用单机路由器满足未来10年网络发展的要求。
现在运营商正好考虑建设100G网络，可以考虑在发达省份增加新一代路由器作为省网核心，汇聚城域网流量，比如在广东、江苏、浙江、福建、湖北等省份，采用独立的AS号，在5省之间通过100G直达，通过EBGP交换路由。局部的纯以太网和100G网络就成功了。POS的问题、集群的问题都可以回避，可以半价建设一个网络。
原标题：新贵与遗老：被集群路由器和POS绑架的运营商网络
