专为工业和通信网络设计的软件定义网关

网络在每个企业中的作用

网络是每个企业的支柱，无论行业如何。在当今的工业环境中，网络在将各个细分市场和终端连接在一起方面发挥着至关重要的作用。不同类型的网络旨在连接电信和工业应用的终端和端点。每种类型的网络设计都有自己的优点和缺点。

传统的网络设计通常涉及使用多个专用硬件设备，这些设备的开发、构建和维护成本可能很高。这种方法可以带来高性能网络，但成本很高。

为了解决成本问题，数据中心采用了使用通用服务器在通用硬件平台上虚拟化网络功能的方法。这些服务器（如 x86）能够执行所有类别的网络节点功能。此过程称为网络虚拟化，可简化设计实现过程，但可能会对整体性能产生负面影响。

在Microchip，我们了解在成本和性能之间找到最佳平衡的重要性。我们的解决方案是一系列专门构建的数据路径处理器，称为 WinPath 系列 SoC。WinPath 系列SoC集成了用于控制平面和管理平面处理的通用CPU，以及专门用于数据包处理和互通协议的可编程网络处理器。例如，1 GHz频率的ARM双核CPU可以实现<10 Gbps的IP路由，而运行频率低于700 MHz的WinPath系列SoC可以提供>20 Gbps的IP路由。这种异构多核处理器架构，加上用于增强服务质量 （QoS） 和 IP 安全性的硬件加速器，使 WinPath 系列 SoC 成为软件定义网关实施的理想解决方案。

在这篇博文中，我们将深入探讨 WinPath 系列 SoC 的高级细节，以及它如何解决传统和虚拟化网络设计方法的局限性。我们还将探索其在各个行业的潜在用途，以及它为软件定义网关实施提供高性能、经济高效的解决方案的能力。

Microchip的软件定义网关

网关通过将多个网络段连接在一起，在工业应用中发挥着至关重要的作用。这些设备可以执行 L2 交换和 L3 路由，但不同的应用可能具有独特的协议和功能要求。Microchip的软件定义网关解决方案能够支持和服务不同市场的多种功能，例如运营商网络，物联网（IoT）网关和智能电网。

以下是WinPath系列SoC如何在软件定义网络（SDN）应用和物联网应用中使用的概述。

SDN（软件定义网络）应用

图 1 SDN 应用中的软件定义网关

图1显示了一个由交换数据包的节点组成的工业网络。为了维护转发数据库，每个节点都需要一个控制平面来运行生成树协议、OSPF 或 IS-IS。控制平面将相互交换控制数据包，以发现网络拓扑，了解网络状态，更重要的是了解转发规则和下一跳信息。但是，当每个网络设备自行做出转发决策时，每个设备很难独立找到最佳的端到端转发路径。SDN技术通过使用集中式控制器和编排层来解决此问题。SDN控制器管理所有网络设备，并计算业务的最佳转发路径。若要启用 SDN，网络设备必须至少满足两个要求。首先，所有网络设备都必须支持开放和标准的管理接口，也称为南向接口，以便第三方SDN控制器知道如何配置和管理数据平面。其次，网络设备必须具有灵活或可编程的数据平面，以支持来自SDN控制器的各种配置。基于 Winpath 系列的软件定义网关满足这两个要求，适用于 SDN 应用。

物联网应用

在物联网应用中，WinPath系列SoC非常适合，尤其是在智能城市中。如图2所示，在智慧城市中，可以有多个物联网或智能设备，例如仪表、传感器和探测器，与云中的物联网服务器通信。此通信路径上通常有一个物联网网关，在通过射频连接物联网设备并通过有线网络连接到服务器方面起着至关重要的作用.这些网关必须聚合来自物联网设备的所有流量，并以可靠和安全的方式将它们传输到服务器。

物联网网关具有无线和有线聚合单元，有线单元通常是必须满足特定要求的交换机或路由器，例如大型转发表和执行网络地址转换的能力。

基于WinPath系列的软件定义网关，由Civica的WanStaX软件加载，将是该物联网应用中聚合单元的合适选择。除了一般的交换和路由功能外，WinPath 系列网关还可以使用外部 DDR 内存支持数百万条转发规则。它还带有嵌入式 IPsec 引擎，可提供 IP 数据包加密和身份验证。

总之，Microchip的软件定义网关解决方案WinPath系列SoC是各种工业应用的绝佳解决方案，例如运营商网络，物联网网关和智能电网，这些应用需要高性能，经济高效和安全的网络解决方案。

审核编辑：郭婷