Crossbar技术冲破网络容量瓶颈
日期：2007年6月18日 作者：-
现在，网络技术平台正在伴随着用户新一轮网络整合业务需求的提出，发生着积极的变化。在追求更快、更宽、更可靠的同时，能够面向具体业务的均衡、全方位的要求也正在成为网络应用的关注要点。与此同时，Crossbar技术也随之得到了日益广泛的应用。
交换结构的演进
以往的网络分层结构决定了用户不太注重网络核心层设备的业务支撑能力，只需要完成高效的转发就可以了。而随着网络业务的复杂性增加，如IPv6数据流需要网络中每个节点设备处理；业务覆盖范围增大导致广域核心设备需要参与业务处理；使用人数和频度增加导致处理资源长期被占用，实现全网智能化和业务线速处理就变得越来越重要了。
应用永远是技术发展的原动力。正是在这样的背景下，Crossbar技术得到了迅速成长，并已逐渐成为了主流的交换结构。
交换结构是网络交换设备的重要组成部分，它直接决定了路由器和交换机的应用性能，因此高性能交换结构的设计对网络核心交换设备的研制十分关键。从高端交换机、高端路由器的发展来看，共出现了4种交换网络形式：总线交换、环形交换、共享内存交换和Crossbar交换。其中，前三种早期的数据交换方式不同程度的都存在着对于交换容量的限制，制约了大容量网络交换的发展。
什么是Crossbar？
Crossbar（即CrossPoint）被称为交叉开关矩阵或纵横式交换矩阵，它是业界公认的用于构建大容量系统的首选交换网络结构。前面所说的三种交换结构都是某种程度上的共享带宽，而Crossbar结构的交换网完全突破了这种限制，在交换网络内部没有带宽的瓶颈，不会因为带宽资源不够而产生阻塞。
Crossbar结构的交换网采用了一种矩阵结构实现了无阻塞交换。从图中可以看出：
Crossbar交换结构
Crossbar交换网络在数据平面没有任何瓶颈。这正是因为Crossbar引入了交换矩阵这种新的交换方式，摒弃了共享带宽的交换方式，在数据交换方式上是一种革命性的变化。Crossbar交换网的扩展能力非常强，交换容量可以做的很大，基本不受硬件条件限制，目前单颗芯片交换容量在256G－700G之间，多颗芯片可以构建T级乃至几T容量的大型交换网络，足以满足当前和未来几年网络对交换容量的需求，并且随着硬件集成技术的进步，单颗Crossbar芯片支持的容量会更大。
走向主流应用
随着核心交换机的交换容量从几十Gbps发展到今天的几百Gbps，Crossbar的交换模式逐渐成为核心交换机的首选。
Crossbar交换结构的大容量和强大的扩容能力正是高端设备首选这种结构的原因，这种交换结构极大的提高了高端设备的容量。通过Crossbar技术进行高速报文交换，可以充分实现TBits级交换平台、线速业务、电信级可靠性。
Crossbar交换网芯片内置于主控板，不必单独占用设备槽位，并可以通过软件设置工作在主备或负荷分担方式。网络设备的接口板通过多个总线分别连到两块主控板上的Crossbar交换网，可以实现真正的双主控、双交换网的热备份，极大程度地提高系统的可靠性。
Crossbar交换网同时也具有良好的可扩展性，在系统设计上为将来容量升级预留了充足的资源。在容量升级过程中，只需要更换交换网板，并可以保证不中断业务。
此外，Crossbar交换结构具有良好的QoS保障机制，如仲裁、低时延、按端口和优先级的流控功能。值得一提的是与共享缓存的架构相比，Crossbar的交换时延几乎可以忽略不计。
当前，Crossbar交换结构已经在业界不少高端产品中有所应用。Crossbar体系架构的应用可以使产品具有大容量、高性能、高可靠性等特点，从而为城域网、园区网、数据中心提供超高速链路，构建端到端以太网，打造低成本、高性能、具有丰富业务支持能力的网络。
2004年，中国网络市场继续呈现出良好的发展态势，特别是大容量网络系统的需求得到了进一步的激发。在教育行业，核心的万兆教育园区网、教育城域网建设方兴未艾，教育科研网络建设规模依然庞大；在政府行业，电子政务网络建设将逐步深入，跨部门、跨机构的大型政务网络成为发展趋势；在运营商行业，由于电信运营商将进一步发展宽带数据业务，开展城域网和大型园区网络的建设。
可以预见，大容量网络系统的市场需求将在2004年底前有突破性的增长，并在2005年实现万兆网络的普及。与此同时，Crossbar技术将得到越来越广泛的应用。
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