從數據上可以看出，目前以太網交換機的市場需求量正在逐步的增加，這里我們主要分析了以太網交換機硬件性能綜合測試。根據Gannet2006年3月發(fā)布的2005年全球以太網交換機市場份額分析報告，以太網交換機的出貨量同比增加9%，銷售額方面同比增加7%，達12.9億美元，其中吉比特以太網交換占據了61%。

同時，以太網的應用場合已從局域網向城域網、廣域網拓展，但是傳統(tǒng)以太網交換機技術主要存在5個問題[1]：無端到端的QoS保障機制；保護機制不完善；性能監(jiān)測和內在OAM能力薄弱；擴展性和資源的利用方面不足；用戶的管理及安全性差。這些問題在以太網交換機應用于城域網、廣域網場合下顯得相對突出。如何解決這些問題成為以太網領域研究的熱點，國際各大標準組織（IEEE、ITU-T、MEF、IETF等）都進行相關的研究。目前，主要的解決方案有：MPLSL2[2]，QinQ[3]，VLANID可路由的解決方案GOE[4]，MACinMAC方案（這是一種類似Q in Q的方案）。

為了尋求解決方案，筆者于2001年提出VlanIDswitch概念[5]，主要解決了以太網應用于城域網的“擴展性和資源的利用方面不足”問題，形成了第一代的虛交換（virtualswitch，VS）產品——ISN8850E，這是和華為公司合作的基于其寬帶接入服務器ISN8850平臺的VS產品。由于第一代VS產品采用了VlanIDswitch集中處理和手工配置的方式，系統(tǒng)容量和應用場合受到限制，因此于2002年開始，從實際需求出發(fā)，筆者進行了第二代智能虛交換（intelligent virtual switch，IVS）[6]的研究和設計，重點解決了以太網交換機存在的其他4個問題。

從總體上來說，IVS的創(chuàng)新點在于：以VlanIDswitch取代原來VlanIDbridge概念構造新型轉發(fā)模式；在程控交換技術和數據交換技術之間尋求平衡，設計新型協議；引入用戶編號和集中管理概念，為IVS技術的大規(guī)模使用提供可能。IVS承載轉發(fā)層由具備VlanIDswitch處理能力的數據轉發(fā)實體（datarelayentity，DRE）通過以太網交換機高速連接組成，該層主要承擔以太網業(yè)務流轉發(fā)。

IVS連接控制層是由具備連接控制功能的網絡信令實體（networksignalingentity，NSE）通過資源保障互聯協議（resourceproveinterconnectprotocol，RPIP）連接組成，承擔端到端連接的資源預留、建立、維護、拆除以及呼叫記錄詳單（CDR）的生成等功能。該層是IVS體系中承上啟下的重要層面，向上通過資源保障互聯協議用戶接口部分（RPIPUNI）為業(yè)務控制層提供業(yè)務接口，向下通過公共開放策略服務增強版協議（common open police service plus，COPS+）和承載轉發(fā)層形成控制下發(fā)接口。

IVS業(yè)務控制層是由業(yè)務觸發(fā)功能實體（servicetriggerentity，STE）和業(yè)務控制登記實體（servicecontrolregister，SCR）組成，SCR記錄了用戶數據，包含物理位置、邏輯標識、用戶權限、認證方式、接口能力等信息。當業(yè)務觸發(fā)之后,STE訪問SCR進行數據查詢，得到必要的業(yè)務信息，然后指揮連接控制層來建立相關電路。OAM/管理層負責提供管理、監(jiān)視、維護、告警等網管功能，對包含承載轉發(fā)層、連接控制層和業(yè)務控制層在內的各種功能部件，如DRE、NSE、STE和SCR等進行監(jiān)測和維護管理。

RPIP邏輯模型

在IVS體系中，用戶信息主要存放在SCR里，當用戶觸發(fā)鏈路建立請求時，SCR通過RPIPUNI信令通知NSE，NSE設備之間則通過RPIPNNI信令進行路徑選擇，確定一條能夠滿足要求的鏈路邏輯信息，然后NSE將鏈路邏輯信息通過COPS+協議發(fā)到DRE上，DRE根據邏輯信息在設備上進行資源預留和物理鏈路建立。RPIP分為UNI和NNI兩大類型。

RPIPUNI協議是SCR與NSE之間的QoS協商接口，用戶的業(yè)務請求需要通過靜態(tài)配置/業(yè)務信令向SCR發(fā)出業(yè)務申請，SCR收到業(yè)務申請后，判斷用戶的業(yè)務權限和分析主叫/被叫的位置，確定本次業(yè)務流所需要的帶寬等QoS參數，業(yè)務控制層的SCR通過RPIPUNI向連接控制層的NSE發(fā)起連接路徑請求，申請相應的資源和業(yè)務承載路徑，并實現修改、拆除、查詢已建立的業(yè)務連接的功能。

RPIPNNI是NSE域之間的QoS協商接口，每個NSE域由1個主用NSE（必需）和1個備用NSE（可選）構成。源NSE翻譯來自SCR的協議信息，如果該連接僅發(fā)生在源NSE所處的域內，那么源NSE無需啟動RPIPNNI協議，只需要通過雙向Dijistra算法在本域內進行路徑選擇，同時以用戶的QoS參數作為雙向Dijistra算法的約束條件，快速確定用戶連接路徑。如果連接需要跨越多個NSE域，那么源NSE則生成RPIPNNI格式，發(fā)給下一跳NSE，進行連接分段建立。

轉發(fā)模式

傳統(tǒng)以太網交換機的VlanID長度為12bit，總數為4094個（0和4095均為預留），采用VlanIDbridge機制，VlanID資源為全局共享，這種運行機制可適用于以太局域網，但應用到以太城域網時，VlanID資源顯得不足。因此，筆者針對性提出了Vlan ID switch概念,將Vlan ID定義為局部有效，即采用三元組（設備號、端口號、Vlan ID）作為交換標簽，在網絡設備的每個端口上可以重復使用多達4094個Vlan ID值。

從“863”驗收組專家反饋意見來看，認可了IVS支持點到點專線的優(yōu)點和特點，同時也普遍提到IVS系統(tǒng)沒有覆蓋點到多點、組播方式等方面的功能。IVS設計初衷是解決大網的實際需要，從廣州電信大網的專線需求來看，幾乎所有實際用戶的專線需求都是采用點到點方式，點到多點的應用場合也是采用hub-to-spoke（中心端聚合的多個點到點連接）的方式來實現，組播方式幾乎沒有應用。從國內的情況來看，單純的點到多點和組播方式在可運營大網上幾乎沒有成功案例。因此，IVS設計思想主要以點到點連接為主。在QoS方面，目前只完成鏈路方面的帶寬保障，而在時延控制和丟包率控制方面還沒有完善的解決方案，這是由于目前業(yè)界在時延控制和丟包率控制方面并沒有成熟的技術，本次試驗中的DRE設備數據接口的緩存不足以對于大量的數據流量進行時延平滑和丟包避免。

因此，后續(xù)的工作將繼續(xù)評估點到多點和組播方式實現的必要性和可行性，同時集中完善RPIP協議機制，并結合引入流量整形器進行時延和丟包率控制，進一步完善IVS的QoS機制。在系統(tǒng)性能方面，將集中研究NSE域內的路徑/資源管理算法。

結束語

從性能測試結果來看，IVS突破了傳統(tǒng)以太網交換機適用的局域范圍，可以在城域網/廣域網范圍組建靈活的傳送網絡。IVS能夠在城域范圍內提供具備端到端、面向連接、帶寬保障、保護倒換的可以和傳統(tǒng)SDH相媲美的通信專線業(yè)務，可以成為城域網/廣域網范圍內數據業(yè)務的新型傳送技術之一。IVS在點到點專線傳輸方面融合多種先進技術，有著獨特的優(yōu)點和特點，能夠應用于高質量的數據專線傳輸、城域純二層網絡組網和城域IP流量按需調度等方面。

IVS技術是為解決點到點專線的需求提出的，有很好的針對性，但是在點到多點專線和組播方面明顯不足。因此，IVS從技術完整性方面來看，不是一個嚴格意義上的技術體系，是一個子技術體系。另外，IVS的標準工作方面進展極其緩慢，目前主要是合作廠家進行開發(fā)支撐，如果無法獲得標準方面的支持，IVS技術的發(fā)展?jié)摿茏琛?/p>