企业及校园网络应用的急剧增长，高校多媒体网络教学、数字图书馆等应用不断展开，企业及校园的骨干网承受着不断升级的压力，从当初的快速以太网到现在的千兆网络，很快将过渡到万兆网络，利用10GE高速链路构建校园网、企业网的骨干链路和各分部与本部之间的连接，可实现端到端的以太网访问，进而提高传输效率为用户提供诸如多媒体业务、数据流内容、SAN等服务。万兆以太网路由器设备具有高带宽、低时延、网络管理简易等特性，非常适用于企业及校园骨干网建设。
一、万兆企业路由器产品
目前能生产万兆企业路由器的厂家也有许多，下面我们主要以Force10、Cisco、华为以及港湾四家产品为代表来说明之。
1、Force10的E系列万兆交换路由器
图E1200
图E600
图E300
Force 10的E系列产品E1200/E600/E300为新一代高性能交换路由器提供了标准，在一个机械内它可以提供672个线速千兆端口和56个线速万兆端口，即使是在启用ACL的情况下，也能保证每个端口的线速转发性能，同时E系列产品还可以提供完善的二层交换功能和三层路由功能。这种全新的产品可以适用于服务器集群、网格计算、校园骨干网、新一代互联中心、城域以太网等场所。
Force 10的E系列产品每个槽位可以提供56.25Gbps的吞吐量，其在启用高级业务特性时的线速转发性能，确定的低时延和抖动，强健的完善的二层交换功能和三层路由功能，以及灵活的预防DoS攻击手段都是现在的互联网络上所必须的功能。基于其功能强大的，成本低廉的EtherScale体系结构，Force 10的E系列产品为灵活性和高性能设立了行业标准。
点评：Force10网络公司是高性能万兆和千兆以太网路由交换机的领先厂商， Force10 E系列是业界最早提供真正线速万兆以太网路由和交换的产品。Force10 E系列路由交换机提供了业内最佳灵活性、无可比拟的可扩展性和线速转发性能。基于专利技术的完全分布式硬件和模块化软件体系结构，E系列路由交换机实现可预见的应用性能，增加网络可用性并降低运行成本。
2、Cisco 的万兆路由器
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| 图Cisco CRS-1 |
Cisco CRS-1采用了Cisco IOS XR软件，这是一个独特的自恢复式自我防御操作系统，可实现不间断运行，并能将系统容量扩展到92Tbps。Cisco CRS-1主要包括两个组件；线路卡机架和交换矩阵机架。它们的组合让Cisco CRS-1可以从16个40Gbps插槽拓展到1152个40Gbps插槽 -- 分布在72个通过8个矩阵机架互联的线路卡机架中。所有这些组件都工作在同一个系统中。
Cisco CRS-1单机架系统包括单个16插槽的线路卡机架，总交换容量为1.2Tbps。线路卡机架是通过一个采用中间背板设计的线路卡机箱构建的。Cisco CRS-1多机架系统包括2到72个16插槽的线路卡机架和1到8个交换矩阵机架，总交换容量高达92Tbps。线路卡机架只与交换矩阵卡机架相连。三级交换的第二级在此进行。
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| 图Cisco XR 1200 |
Cisco XR 12000系列提供安全虚拟化、连续系统运行和多服务扩展，能提供每插槽容量可以从2.5Gbps扩展到n×10Gbps的智能路由解决方案，最终建立IP下一代/多协议标签交换（MPLS）网络。
Cisco XR 12000系列采用了Cisco IOS XR 软件，电信运营商能够将一台路由器虚拟划分为多个独立的物理和逻辑分区，以便隔离公用和专用服务。Cisco IOS XR 软件是一种独特的自治愈和自防御操作系统，它不但支持全天候运营，还能不断扩容和添加新服务或新特性。利用分布式处理智能以及强有力的服务质量（QoS）和组播机制，Cisco XR 12000系列能够帮助电信运营商扩展服务，并帮助客户提供性能。
点评：Cisco CRS-1运营商路由系统是业界第一个可以提供不间断的系统运行、前所未有的服务灵活性和独一无二的系统寿命的运营商级路由产品。Cisco XR 12000系列的立足点是保护原有投资，能够将Cisco 12000系列的最新硬件发展与业界第一个完全模块化、完全分布式互联网操作系统Cisco IOS XR软件有机地结合在一起。
3、华为NetEngine 5000E万兆路由器
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| 图Quidway NetEngine 5000E |
NE5000E采用先进的无阻塞交换网络，单机系统接口容量可达1.28Tbps，支持高密度10G/40G接口。提供64个线速10G POS接口，或者16个线速40G接口，转发性能高达1600Mpps。
NE5000E通过光背板互连方式实现容量扩展，支持多机框的级联，接口容量可扩展为80Tbps，提供4096个线速10G POS/10GE接口，或者提供1024个线速40G POS接口。关键硬件组件都提供冗余备份，提供运营级的基于状态的热切换和不中断转发功能；所有组件具备热插拔功能；采用无源背板设计；提供热补丁技术，实现软件平滑升级；提供IP/MPLS快速重路由、虚拟路由冗余协议（VRRP）、RPR自愈环网(IPS)等保护机制，有效地保证网络运行的高可靠，可以实现99.999%的系统可用性。
点评：Quidway NetEngine 5000E核心路由器是华为公司面向互联网骨干节点、城域网核心节点以及数据互联中心节点推出的顶级核心路由器产品。NE5000E秉承第五代路由器理念，基于先进的网络处理器技术、ASIC技术、IPv6技术和光背板互连技术，采用分布式和可扩展性设计，具备海量交换容量和超高转发性能，全面满足新一代互联网对带宽性能、服务质量、业务提供能力的需要。
NE5000E所具备的高性能、丰富业务特性、高可靠性和模块化扩展性，给网络带来更多价值，是下一代互联网的理想选择。
尽管可能还有第二层别的问题存在，至少在这一层看起来情况还不错。接下来，查看第三层。在PC上使用IPCONFIG /ALL命令进行检查，如列表C列所示。
列表C
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C:\> ipconfig /all Windows IP Configuration Host Name . . . . . . . . . . . . : PC100 Ethernet adapter Local Area Connection: Connection-specific DNS Suffix . : TechRepublic.com
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这里，我们可以看到PC有IP地址，但是这地址对么？这台PC通过DHCP获得10.80.x.x范围内的地址，但是现在地址却是10.1.x.x。
所以，我们终于发现了问题。DHCP服务器分发的IP地址不属于子网。这种问题多出现在PC从某个子网挪到另一个子网时，PC依然请求旧的IP地址就产生了问题。
可以尝试这样解决问题，让所有接口的租用IP地址重新交付给DHCP服务器（即归还IP地址）。使用IPCONFIG /RELEASE，然后使用IPCONFIG /RENEW命令，然后PC就会获得正确的IP地址，所有的网络应用就都可以使用了。
分而治之
假设情况：某个用户说所有的应用除了IE浏览器都可以使用。当尝试浏览网页时，出现“找不到主机或DNS错误，网页无法显示”的提示。
如何开始：由于是跟应用相关的问题，可能会想采用从上到下的方法从OSI模型的应用层查起。但是，其实有多种原因可能造成这种错误。
采用分而治之的方法，先从我们了解的情况入手。用户说除IE外其他应用都可以工作。问题可能就出现在本地网和外网。
方法1: 既然错误报告提到了DNS, 可以将它看做DNS问题。既然其他应用依然工作，也许存在有一台本地DNS服务器给局域网应用提供服务。
为了检测这一理论，我们可以使用nslookup命令来确定DNS是否在工作。例子如下：
C:\> nslookup www.techrepublic.com
Server: dns.TechRepublic.com
Address: 10.2.1.26
Non-authoritative answer:
Name: c10-sha-redirect-lb.cnet.com
Address: 216.239.115.148
Aliases: www.techrepublic.com
这表示DNS确实在工作，所以还要继续查看。
方法2:用户所要访问的网站是否存在于本地或者远程的子网？就象互联网网站一样，我们称它为外部子网。
既然有些连接以及其它应用还可以使用，我们可以查看第三层，网络层。我们使用ipconfig命令来查看默然网关是否是10.80.2.1。现在需要ping默认网关。如下面的例子。
C:\> ping 10.80.2.1
Pinging 10.80.2.1 with 32 bytes of data:
Request timed out.
Request timed out.
Request timed out.
Request timed out.
Ping statistics for 10.80.2.1:
Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),
从这里，我们可以确定第三层存在问题。默然网关停用或者不可达。
如果所处位置是中央数据中心，远程登陆用户默认网关。登陆以后，使用show ip interface brief命令，如列表D所示。
列表D
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Router# show ip interface brief |
通过这一输出结果，我们可以确定连接路由器和本地交换机的网线没有连接。我们曾经以为是第三层出了问题，但是实际上问题出在第一层。
在我看来，分而治之的方法需要更多网络和故障排除的知识。但是，这种发法也是发现问题最快的方法。使用故障排除方法类似于使用访问列表，一旦发现相符合的情况，就没有必要继续追查。
4.1 家庭网络参考模型
基于电信网的家庭网络参考模型如图1所示。家庭网络内部的逻辑功能实体有4个，分别是：
网络接入功能实体(NAE)，负责终结接入技术。
家庭网络核心功能实体(HCE)，负责完成家庭网络的核心功能，包括家庭内部设备的联网、远程管理、QoS、安全等。
功能处理实体(FPE)，负责IP/非IP的转换，以及信令和媒体格式的转换。
用户终端功能实体(EUTE)，由用户直接使用，提供用户界面(UI)。
家庭网络的物理设备可以分为4类：接入网络终端设备、家庭网关、适配设备、用户终端设备。
接入网络终端设备实现NAE，如ADSL MODEM就是一种接入网络终端设备；家庭网关实现的逻辑功能实体组合，可以是HCE或HCE+FPE或NAE+HCE或NAE+HCE+FPE；适配设备实现FPE，如IPTV的机顶盒就是一种适配设备；用户终端设备实现的逻辑功能实体组合可以是EUTE或FPE+EUTE，如电视机是用户终端设备，计算机也是用户终端设备。
基于电信网络的家庭网络应具有如下功能以支持各种电信业务，将应用延伸到家庭。
(1)与电信网络的连接能力
家庭网络可以采用各种接入方式与电信网络连接。
(2)家庭内部设备之间的联网能力
家庭内部设备之间的联网技术应适应业务的发展，具有一定的可扩展性。家庭内部设备之间的联网技术的选择要考虑业务对带宽、QoS以及传输距离的需求。无线联网技术还需要注意空中接口的安全性。
(3)设备管理能力
家庭网络设备的管理包括本地管理和远程管理。家庭网络设备应具有本地管理界面以支持本地登录以及管理与控制，该管理界面应仅限于本地使用，不能从家庭外部访问该界面。家庭网络相关设备(例如家庭网关、机顶盒等)应支持运营商对其的远程管理，管理方式可以是运营商对设备的直接管理或通过家庭网关代理进行管理。家庭网络设备支持远程管理应具有安全机制以避免非法的远程管理。远程管理的协议可以是TR069或简单网络管理协议(SNMP)。
(4)QoS能力
家庭网络中使用的QoS保证技术应可以对家庭网络中的业务和应用划分不同的优先级，应能根据业务需求提供满足业务网络要求的端到端传输能力，业务和应用的带宽和优先级可以根据用户或管理系统的要求进行调整；应能够与电信网络中使用的QoS保证技术互联，协调工作；应能兼容不同的家庭接入技术和家庭内部联网技术；应具有QoS监测和统计能力。
(5)安全能力
家庭网络应能保证家庭网络中的设备安全、信息传送安全。
(6)设备自动发现能力
家庭网络内部的设备之间应当遵从SJ/T 11310《信息设备资源共享协同服务第1部分：基础协议》或UPnP UDA 1.0《UPnPTM设备架构》的规定，完成设备之间的自动发现和自动配置。
(7)业务处理能力
家庭网络不仅仅是业务的承载网络，同时还要具有业务处理能力。例如IP语音(VoIP)的业务处理能力，IPTV的业务处理能力等。
(8)业务提供能力
家庭网络应提供远程用户的外部访问，并提供如视频监控、信息家电远程控制、家庭网站等业务能力。
(9)设备供电能力
如果家庭网络支持特殊业务需要不中断供电，家庭网络相关设备应具有后备电源，或具有远程供电功能以满足特殊业务的需求。
(10)可扩展能力
家庭网络上将不断地引入新业务，因此家庭网络必须具有可扩展能力以支持新的业务。
4.2 家庭网关
4.2.1 家庭网关的定义和分类
家庭网关是家庭网络与电信网络之间的网关设备，家庭网络内的其他设备通过它可以与电信网络进行信息交互，也可以进行设备之间的信息交互。
家庭网关实现中的逻辑功能实体组合可以是HCE或HCE+FPE或NAE+HCE或NAE+HCE+FPE。本文认为家庭网关应实现NAE＋HCE或NAE＋HCE+FPE。
根据家庭网关实现的逻辑功能组合的不同，家庭网关可以分为以下2类：
无业务实现功能的家庭网关(类型1)。该类家庭网关实现NAE+HCE的功能，不支持业务/应用相关的功能。
支持业务实现功能的家庭网关(类型2)。该类家庭网关实现NAE+HCE+FPE的功能，即除了具有类型1家庭网关支持的各项功能之外，还具有与业务实现相关的各项功能。由于业务的种类很多，该类网关还可以进一步分类。
4.2.2 家庭网关具备的功能
一般说来，家庭网关包括5个功能模块：
接入功能模块。家庭网关的接入功能主要实现家庭网络与电信网络的连接。
联网功能模块。家庭网关的联网功能主要实现家庭内部的用户终端设备之间的连接。
传送功能模块。家庭网关的传送功能主要实现家庭网络内部设备与电信网络之间的IP包的传送。
核心功能模块。核心功能包括地址功能、QoS功能、安全功能、远程管理功能、本地管理功能。地址功能主要实现家庭网关自身IP地址获得以及支持家庭内部终端获得IP地址，QoS功能主要实现多业务流的分级处理及转发，安全功能主要防止外部网络对家庭网络的非法访问以及内部网络的非法接入，远程管理主要实现运营商对家庭网关的远程管理与控制，本地管理主要实现家庭网关的本地登录管理与控制。
业务功能模块。业务功能模块与公共电信网络的业务实现相关，由于业务的种类很多，所以具备业务功能的家庭网关有很多类型，其具备的功能也与特定的业务相关。
业务功能模块是可选的，其他功能模块是必选的。
5 CCSA家庭网络标准化计划
5.1 CCSA家庭网络标准体系的结构和名称
CCSA从事基于电信网的家庭网络标准的研究和制订工作。基于电信网络的家庭网络系列标准研究的领域在公共网络提供的信息类业务上。
CCSA的家庭网络标准及研究课题的体系结构(建议)如图3所示，CCSA以家庭网络业务与应用需求研究为主线开展家庭网络相关标准研究工作。家庭网络业务与应用需求研究是所有其他标准和研究课题的基础。不同发展时期业务与应用不同，会导致课题的研究内容的变化。
5.2 业务、网络与技术标准及研究课题
(1)业务与应用
业务与应用课题研究公网运营商依托家庭网络可以提供的业务与应用的需求和业务流程。业务与应用可以是单一的，也可以是多种组合。
(2)总体
总体课题研究家庭网络的体系架构、参考模型和功能要求，包括联网技术、编址技术、QoS、安全、管理等的总体要求。
(3)连网技术
连网技术课题研究家庭网络采用的物理连网技术，包括电力线通信(PLC)、家庭电话线网络联盟(HPNA)、无线个域网(WPAN)等，同时还包括多种连网技术组合时带来的问题。
(4)编址技术
编址技术课题研究如何在IPv4环境下部署家庭业务，向IPv6网演进过程中的家庭网络设备的地址规划，IPv4和IPv6混合环境下的业务互通。
(5)QoS
QoS课题研究家庭网络承载和提供多种业务时，保证所有业务服务质量的技术实现方式。
(6)安全
安全课题研究家庭网络设备的远程访问控制相关的安全问题及技术，包括家庭网络内设备的安全防范，如何对家庭中的智能通信设备的安全进行维护，网络如何抵御来自家庭网络的攻击。
(7)管理
管理课题研究家庭网络设备如何实现电信业务终端的自动配置、远程维护管理等，以及家庭内部多种发现机制共存的问题。
(8)媒体格式
媒体格式课题研究家庭网络业务采用的相应的媒体格式，多媒体通信业务媒体格式与家庭内部媒体的格式的互通。
(9)数字版权管理
数字版权管理课题研究公网运营商依托家庭网络提供音视频业务时涉及的数字版权管理问题及技术，包括如何对多播媒体内容保护，如何对广播内容进行保护，数字版权保护(DRM)系统单元间的互操作问题。
(10)电磁兼容
电磁兼容(EMC)课题研究家庭网络中设备的电磁兼容问题
5.3 设备标准
在业务、网络和技术方面的课题研究相对稳定后，接着进行设备方面的标准研究，如网关技术规范和测试方法、终端技术规范和测试方法、适配设备技术规范和测试方法。
(1)网关
网关技术规范和测试方法包括功能要求、接口要求、性能要求等。
(2)通信终端
通信终端是指由于家庭网络的发展产生的一些新的支持家庭网络相关业务的固定和移动通信终端。终端技术规范和测试方法包括功能要求、接口要求、性能要求、UI等。
(3)适配设备
适配设备技术规范和测试方法包括功能要求、接口要求、性能要求等。适配设备在采用私有协议的设备与家庭网关连接时进行适配。
目前“基于电信网络的家庭网络总体技术要求”及“基于电信网络的家庭网络设备技术要求-家庭网关”两项标准已经完成了报批稿。
6 家庭网络标准的发展趋势
必须看到，尽管家电/IT行业与电信行业对于家庭网络的理解和最初发展的思路不一样，3个标准化组织的研究领域也不重叠，但家庭网络仍处于不断发展的过程中。从发展趋势来看，两个行业的理念在相互借鉴，相互融合，其最终的发展目标是完全一致的。家庭网络最终将发展成的目标是：家庭网络不仅仅是一个为了完成家庭内部各种设备资源共享、协同工作的网络，还能通过与外部网络(电信网/Internet/社区网)的连接，实现家庭内部设备与外部网络信息交流的目的，通过丰富多彩的业务和应用使用户享受到舒适、便利、安全的新的生活体验。
因此，随着家庭网络概念的不断发展以及对其研究的不断深入，中国家庭网络三大标准化组织的发展将最终殊途同归，其标准化的研究领域将会出现必然的重合。为了提高中国在家庭网络领域自主创新的能力，加快中国家庭网络的标准化进程，进一步提升中国自主标准的层次和质量以及在国际上的地位和影响力，三大标准化组织应该打破行业分割，加强合作，实现优势互补，各尽所长，携起手来以合作共赢的态度研究中国自主的家庭网络标准。
PowerHammer P640/P320/P160核心交换路由器，集成了港湾网络在基础网络架构解决方案中的高性能标准，来组建高可靠性和多业务的IP核心网络。采用业界最先进的硬件技术，使其能够提供10G平台高速包处理技术来增强海量业务处理能力。从业务驱动的角度实现IP核心网络质的飞跃。
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| 图 PowerHammer P系列 |
PowerHammer P640/P320/P160基于新一代10G核心交换路由平台，P640/P320/P160的交换容量高达640G/320G/160G，能够支持10Gbps LAN/WAN、OC192/STM-64c POS、4端口OC48/STM-16c POS等多种高速接口，也可支持高密度的GE、FE、OC-12/STM4 POS 、OC-3/STM1 POS等接口。同时具备端口密度扩展能力，比如10G接口也可以从单板1个扩展到将来的单板4个。
PowerHammer P系列路由器基于先进的FPGA+ASIC架构，利用FPGA可编程的特性在硬件基础上支持IPv6, 并全面支持IPv4和IPv6双协议栈，支持IPv6静态路由，支持BGP4/BGP4+、RIPng、OSPF3、ISISv6等动态路由协议；可支持基于IPv6的组播协议；另外还支持多种IPv4向IPv6的过渡技术，包括手工、自动配置隧道、IPv6 to IPv4隧道、GRE隧道、NAT-PT等；网管更加方便，支持ICMPv6 MIB、UDP6，MIB、TCP6 MIB、IPv6 MIB等。
点评：PowerHammer P640/P320/P160是高性能、大容量的电信级核心路由器，主要面向电信级骨干IP网络、宽带IP城域网核心网络及行业用户骨干核心网络的发展与建设。PowerHammer P640/P320/160 核心交换路由器具有极高的可靠性，它标志着电信级交换路由器在保证业务不间断的可靠性方面的新高度，是全球极少数已经走向商用的基于10G平台的核心交换路由器之一。
三、小结
由于城域网建设的不断深入，各种内容业务（如流媒体视频应用、多媒体互动游戏）纷纷出现。此时，接入层有愈来愈多的万兆或千兆以太网上连到城域网的汇聚层，而汇聚层也会有愈来愈多的千兆以太网上连到城域网的骨干层，而传统的SDH、DWDM技术作为骨干存在着网络结构复杂、难于维护和建设成本高等问题，这使得像万兆或万兆捆绑这样的宽带需求在城域网中的汇聚层及骨干层有相当多的市场需求。
万兆以太网路由器设备提供高密度的端口、线速的交换性能、全面的L2交换和L3路由能力，可充分满足超级计算中心服务器机群内部高性能网络互连的要求，也满足同一计算网络中分布在不同地方的服务器机群之间的连接。今天的网格计算在千兆互联的集群之间采用万兆互联。同样，越来越多的企业将会把企业服务器组成集群然后给桌面用户提供超级计算功能。
