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缓解骨干网带宽压力 400G平台成本优势凸显

日期:2016年12月15日 10:00

  从早年间“全球村”到现在“云时代”,将近30亿互联网用户已重新定义网络。过去五年间,全球被创造和分享的数字信息足足增长了5倍,2013年接近4 Zettabytes(ZB)。到2020年,网络数字信息将会增长到40ZB,意味着地球上的每个人分摊了5200GB。

  庞大的数据流量迅速填充了现有的骨干网络,尽管运营商对于骨干网络的扩容以几乎每年翻番的速度在进行,但是仍然无法满足互联网业务增长的需求,运营商早先投资建设的40G平台,经过多年不断的单板扩容,业务槽位已经所剩无几,这使得带宽压力的矛盾更加突显。从2012年开始,运营商开始在骨干网引入100G平台路由器,在一定程度上对带宽需求的矛盾有所缓解,但是随着近年来云计算、视频应用等新需求的出现,运营商骨干网面临的宽带压力迅速增长,骨干核心节点扩容升级变得尤为重要。

  骨干网核心扩容方式说明

  据统计,作为国内主要承载互联网业务的两大干线网络之一,163骨干网流量已经超过40T, 并且以每年60%的幅度增长,另外一张169骨干网的情况也基本类似。面对庞大流量的冲击,运营商只有不断扩容骨干网络节点来应对,而目前扩容的方法有三个:

  第一种是将现网大量40G平台老旧设备升级到100G平台,在空间不增加,功耗增加有限的情况下,这种方法可提供2.5倍的容量空间。按目前骨干网年增长60%流量的速度计算,估计仅可再支撑两年。

  第二种是在单一节点上使用40G或100G集群技术,这也是目前运营商在不改变网络结构前提下,为摆脱容量限制较多采用的方法。路由器集群技术是将两台或两台以上普通核心路由器(线卡框)通过中央交换网络(中央框)连接起来组成一个统一的路由系统,从而大幅度提高路由器系统的总体容量。目前业内部署的最大集群路由器为2+8集群,可将单个路由系统的端口容量上限提高到5.12T(40G 2+8集群)或者12.8T(100G 2+8集群)。但是在带来大容量的同时,集群路由器也面临电源、散热、光纤布放等方面的挑战。

  第三种供运营商选择的方案就是部署单体容量更大的全新平台路由器,如400G路由器平台。在容量方面,一台400G平台路由器相当于一套2+4的100G集群,相当于10台40G路由器单机,并且具备向集群升级的能力。因此,无论在空间、功耗、未来扩容演进上都具有一定优势。但400G的问题是,由于目前器件模块成本仍然比较高,导致单一设备的成本居高不下,使运营商望而却步。

  总体拥有成本计算

  对于运营商来讲,网络规划和部署必须考虑到未来5-10年的业务发展。那么面向未来,以上三种扩容方式哪一种更具优势?我们不防以一个国内骨干网上的中型节点为样本,根据其未来五年的发展规划进行分析,来找出适合的扩容方式。

  目前国内骨干网上中型节点的平均流量约为2T(按端口带宽计),以目前国内流量增长均值每年60%计算,那么5年后的流量将达到21T(按端口带宽计,5年间端口带宽分别为3.2T、5.1T、8.2T、13.1T、21T),则整机交换容量需达到42T。

  假设目前节点内均为40G路由设备,采用简单升级到100G路由器单机或者40G集群的方式,都无法满足未来5年的流量要求,最先被淘汰。

  第二种扩容方式采用100G路由集群,我们从设备、能耗、配套成本三个方面计算其总体拥有成本。若以五年后的总需求计算的话,该节点需要一套2+8和一套2+6 100G集群,为计算方便,此处取目前几家主流厂商的设备价格均值,并忽略每年设备成本的下降来计算设备成本。功耗方面,100G平台平均功耗为3W/Gbit,若满足60%的流量增长需求的话,不考虑周边配套耗电,保守估计5年共消耗电能1,329,524 Kwh,商业用电单位成本按每度1元来计算用电成本。在机房空间成本方面,集群的建设一般会按照2+8的集群需求来考虑,一台2+8集群相当于10台40G路由器,由于要满足60%的流量增长需求,该节点按照两套2+8 100G集群建设,该节点五年的用地情况为第一年用地4m2,第二年5m2,第三年6m2,第四年8 m2,第五年10 m2(理想状态,不包括通道、空调等增加的用地),如果机房租金以骨干网中型节点城市主流价格每平方米约3000元/年来计算,且不考虑租金上涨的情况下,计算五年内的租金成本。即便是运营商自己的机房,这种集群设备对网管人员操作熟练程度和光纤维护频率都要求较高,但由于不好量化,这里就不将培训和维护成本计算在内。通过以上方式计算100G平台集群的总体拥有成本,并得出每GEbps单位CapEx约为60000元。

  第三种扩容方式是整体升级到400G平台,则需要3台满配400G的路由器,1台配置2T端口容量的400G路由器。成本计算仍然由设备、能耗、租金三个方面组成。400G 平台平均功耗为1.8W/ Gbit,设备消耗电能为753,397Kwh,计算用电成本;该节点五年的用地情况为前两年用地0.5m2,第三年1m2,第四年1.5 m2,第五年2 m2,计算五年内租金成本。得出400G平台总体拥有成本后,计算每GEbps单位CapEx约为55000元。

  400G平台优势明显

  尽管上面的计算和推导是在比较理想的前提和假设下进行的,没有考虑设备降价和折旧,但是仍然具有一定的代表性。从结果我们不难看出,400G平台的设备成本比100G集群下降了将近8个百分点。我们还应考虑到,一旦400G在国内规模上量,其设备成本还会有较大下降空间。而在能耗、租金方面,400G平台相比100G集群分别降低了44%和84%,400G成本优势更加突出。因此,现阶段对于网络中拥有大量老旧10G/40G平台的骨干网节点,直接选择400G平台进行网络改造升级,是最为明智的做法,既节省总体拥有成本,又避免重复投资。

  随着芯片技术和光模块等关键技术的突破,近年来400G平台无论在技术性能上还是应用部署上,都已经趋于成熟。华为、阿朗和思科等主流路由器厂商均支持400G大容量单板,可以支持4×100GE,10×40GE和40×10GE的端口密度,配合灵活子卡能够实现客户按需部署。

  面对增速越来越快的网络流量,是保守的选择久经考验但总体拥有成本偏高的100G平台?还是面向未来3~5年甚至更长时间的网络发展需求,选择业已被多家主流运营商验证的400G平台?答案已经很明显了。

所属类别: 业务开展

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