目录
交换网 (1)
1.1 交换网发展史简介 (1)
1.2 交换网相关术语 (2)
1.2.2 交换网容量(Switching Capacity) (3)
1.2.3 加速比（Speedup Factor） (4)
1.2.4 交换网的备份方式(Backup) (4)
1.2.5 交换网吞吐量（Fabric Throughput） (5)
1.2.6 交换网延时（Fabric Latency） (5)
1.2.7 交换网扩展性（Fabric Scalability） (5)
1.2.8 单播、组播、反压 (5)
1.2.9 交换网性能评估参数 (6)
1.3 交换网的分类 (6)
1.3.1 根据上送交换网的报文类型分类 (6)
1.3.2 根据缓存所处交换网的位置分类 (7)
1.3.3 根据数据交换次数分类 (8)
1.3.4 根据数据通过交换网的方式分类 (8)
1.4 交换网发展历程与趋势 (9)
1.4.1 共享总线式交换网（第1代交换网） (9)
1.4.2 共享内存式交换网（第2代交换网） (9)
1.4.3 交叉矩阵式交换网（第3代交换网） (11)
1.4.4 交换网发展趋势 (15)
1.5 华为路由器交换网 (16)
1.5.1 NE80E/NE40E交换网 (16)
1.5.2 NE5000E交换网 (17)
1.6 FAQ (18)
1.6.1 如何从交换网容量计算其所支持的业务板接口容量？ (18)
1.6.2 NE40E/NE80E/NE5000E的交换网是否可以混插？ (19)
1.6.3 NE40E/NE80E/NE5000E的交换网能否不满配使用？ (19)
1.6.4 NE40E/NE80E/NE5000E的交换网是否支持热插拔？ (19)
1.6.5 NE40E-X3有交换网单元吗？ (19)
1.7 修订记录 (20)
ii 华为所有和机密文档版本02 (2014-08-26)
交换网
1.1 交换网发展史简介
交换网技术是现代通信中最重要的技术之一，它实现信息从发送端到接收端传输。两
点之间的信息传输，最简单的方式是用一条通信线路直接相连，实现点对点的通信。
当有多个终端要相互通信时，如果仍采用这种点对点的方式，则需要在任意两个终端
间互联。这种点对点的互联方式，会随着终端数的增加，所需的互联线急剧增加。当
有N个终端需要互联时，一共需要N×（N-1）/2条互联线。例如，当有100个终端
时，需要4950条互联线。为了解决大量互联线的问题，人们发明了一种终端间互联的
设备，每个终端只需一根线连接到这个中心设备，通过它的自动连接功能，能够实现
任意终端间的相互通信，它就是交换机（Switch）。它将互联线的数量从N×（N-1）/2
条减少到N条，极大地降低了线路成本。
路由器是IP网络中的核心设备，其交换单元（Switch Fabric Unit）是决定路由器性能
的最核心单元。通常在设计一款新路由器时，首先需要确定的就是所采用的交换网技
术。在路由器20多年的发展史中，交换技术一步步推动路由器向更大容量，更高性能
发展。
交换技术的发展，经历了共享总线式（Shared Bus Switch）、共享内存式（Shared
Memory Switch）和交叉矩阵式（Crossbar Switch）三代。与此同时，路由器的发展也
经历与之对应的共享总线式路由器（Shared Bus Router）、共享内存式路由器（Shared
Memory Router）和交叉矩阵式路由器（Crossbar Router）三代。随着网络流量的剧
增，核心路由的容量要求越来越高，路由器开始由单机路由器向集路由器的方向发
展，对应的交换网技术从单级交换网（Single Stage Switch）向多级交换网（Multi-
Stage Switch）方向发展。
●Fabric本意是指织物的经纬构造，在交换网技术常用来指交换单元、交换芯片，在本文介绍
中并不区分Swtiching、Switching Fabric和Fabric，都是指路由器中交换单元。
●本文以NE80E/NE40E的交换网原理为例进行介绍。CX600-8和NE40E-8的原理类似；
CX600-16和NE80E的原理类似；CX600-X3/ME60-X3和NE40E-X3的原理类似；CX600-
X8/ME60-X8和NE40E-X8的原理类似；CX600-X16/ME60-X16和NE40E-X16的原理类似。
以下从如下几个方面介绍路由器的交换网：
●交换网相关术语
●交换网的分类
●各种交换网技术介绍
●华为路由器交换网介绍
●交换网发展趋势
●FAQ
1.2 交换网相关术语
为了让您更好地理解交换网技术，首先介绍一些与交换网相关的术语和指标计算方
法。
1.2.1 背板容量（Backplane Capacity）
背板是路由器内部各单元互联的重要部件。背板容量是路由器背板上业务槽位到交换
单元的数据总线带宽的总和，它通常大于依据路由器吞吐量和实际性能测试所得到的
容量。背板容量体现厂家的工程设计水平和该路由器未来容量提升能力，通常情况
下，无法直接测试其容量。
如果说路由器拥有400G背板，是指其背板能够支持每槽位400G的业务带宽。一开
始，可能现网只部署了100G、200G的业务单板，但当技术成熟后，推出400G业务单
板时，客户现网使用的路由器不需要更换背板，就能升级到每槽位400G业务。实际设
计中，为了实现400G业务单板的接入能力，背板容量需要远远大于400G。
背板就好比高速公路主干道，来来往往的车辆都需要在上面行驰，因此需要具备较好的扩展性。
提前规划好的8个车行道暂时只有4个在用，没关系。随着交通业务的发展，预留的4个车行道
交换机 路由器将慢慢派上用场。
业界的背板实现中，都采用高速串行总线（俗称Serdes，用一对表示互补的物理连线
实现数据发送或接收），实现数据的高速互联。根据设计的不同，Serdes的速率也不
同，比如2.5Gbps、3.125Gbps、6.25Gbps、12.5 Gbps。
受工程实现的限制，路由器背板上的物理线路连接不能无限的增加，主要还得要依赖信号速率的
提升。
整机背板容量=所有LPU槽位与所有SFU槽位之间互联的Serdes数量×每路Serdes的
速率
如图1-1所示，该路由器背板有16个业务板（LPU）槽位，4个交换网单元（SFU）
槽位。每个业务板和每个交换网单元有18对Serdes相连接（其中9对用于数据接收，
9对数据发送），Serdes的速率为6.25Gbps。
其背板容量= [2×（9×4×16）]×6.25G bps = 7.2T bps。其中，2表示“接收+发送”
双向容量，9表示每个LPU到每个SFU的Serdes数量，4表示交换网单元SFU的数
量，16表示业务板LPU的数量，6.25G表示每路Serdes的速率。
2 华为所有和机密文档版本02 (2014-08-26)
图1-1 背板容量/交换容量示意图
背板不仅实现业务槽位与交换槽位之间的数据链路互联，还为各种控制通道的信号提供互联，同时还将电源模块提供的电源提供给各业务槽位。
Serdes （Serializer/Deserializer ，发音sir-dees ）：本意是指将多个并行信号在发送端用串行器（Serializer ）转化成串行信号传输到接收端，接收端再使用解串器（Deserializer ）将串行信号恢复成并行信号的传输技术，一般使用一对互补的差分信号进行串行信号的传输。后来Serdes 泛指使用高速差分线进行数据传输的技术。
1.2.2 交换网容量(Switching Capacity)
交换网容量是指路由器交换网单元能够处理的最大容量。对于无阻塞的交换网，它等于交换网所有端口的容量之和。数据从业务端口进入路由器后，在路由器内部进行协议转换，会添加一些额外的信息（Overhead ，也称开销）用于内部数据处理，因此交换网所处理的流量会大于路由器业务端口的流量。交换网容量和用户所用带宽没有直接的换算关系，它是综合用户带宽（Traffic Bandwidth ）、路由器内部开销（Overhead ）和交换网加速比（Speedup Factor ）三者的一个综合性能参数，体现交换网的性能。 对于多平面的交换网，交换网的容量等于各个交换网平面的交换容量之和。
如果把背板比作高速公路主干道，那么交换网就好比高速公路上的收费站。它对过往车辆拦截、收费、放行的处理速度；在车辆拥塞时，有效、及时的分流能力，决定了交通运行的质量。 整机交换网容量=交换网端口总数×每路Serdes 的速率×Serdes 编码效率
如图1-1所示，其交换网容量= [2×（9×4×16）]×6.25G bps ×0.8 = 5.76T bps 。其中，0.8为Serdes 编码效率。
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