IP承載網(wǎng)及其特性

　　All-IP承載網(wǎng)是以IP技術(shù)為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)承載網(wǎng)，是運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)IP化和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)。All-IP承載網(wǎng)與承載Internet等業(yè)務(wù)的傳統(tǒng)IP網(wǎng)有較大的區(qū)別。傳統(tǒng)IP網(wǎng)在QoS、安全性、可靠性、運(yùn)營(yíng)管理等方面存在不足，無(wú)法達(dá)到電信級(jí)的承載要求。而All-IP承載網(wǎng)雖然其技術(shù)基礎(chǔ)仍然是IP，但已經(jīng)從企業(yè)級(jí)演進(jìn)至電信級(jí)。

　　從定位上看，IP承載網(wǎng)是一個(gè)替代PSTN、FR、DDN、IP VPN、Internet的電信網(wǎng)絡(luò)，雖然兼容Internet業(yè)務(wù)，但收益最主要的部分來(lái)自傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)。因此，IP承載網(wǎng)是一個(gè)多業(yè)務(wù)的電信級(jí)承載網(wǎng)。下一代All-IP承載網(wǎng)要求有電信級(jí)的QoS、安全性、可靠性、運(yùn)營(yíng)管理等性能，并能仿真TDM特性，從而保證在替代PSTN等網(wǎng)絡(luò)后對(duì)客戶體驗(yàn)的延續(xù)性。

　　從發(fā)展上看，IP承載網(wǎng)不僅包含現(xiàn)有的業(yè)務(wù)，而且能對(duì)未來(lái)的電信增值業(yè)務(wù)快速地提供解決方案，如IPTV、VoD、Online game、Video phone等等。這些業(yè)務(wù)對(duì)帶寬的消耗不斷加大，使得IP承載網(wǎng)的目標(biāo)容量將超過(guò)現(xiàn)有傳統(tǒng)TDM與寬帶網(wǎng)帶寬總和的10倍以上，IP承載網(wǎng)平臺(tái)更加開(kāi)放、可擴(kuò)展性更好。

　　從規(guī)劃建設(shè)上看，IP承載網(wǎng)既不同于以Internet為主的傳統(tǒng)寬帶網(wǎng)，也不同于以語(yǔ)音、專線等電信業(yè)務(wù)為目標(biāo)的傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)，很難通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)寬帶網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的改造來(lái)實(shí)現(xiàn)。大部分運(yùn)營(yíng)商在IP承載網(wǎng)的建設(shè)上采用了重新建網(wǎng)的思路，如歐洲的BT、KPN，北美的AT&T、Verizon等。

　　IP承載網(wǎng)的建網(wǎng)模式

　　為了在IP分組技術(shù)的基礎(chǔ)上保證業(yè)務(wù)的性能、網(wǎng)絡(luò)的可管理性和可擴(kuò)展性，IP承載網(wǎng)繼承了PSTN＋SDH的建網(wǎng)思路，并對(duì)匯聚、傳送、交換、組網(wǎng)和保護(hù)等方面提出了更加全面的要求。

• IP技術(shù)的電信化發(fā)展迅速

　　首先，為保證擴(kuò)展能力和管理特性，對(duì)業(yè)務(wù)的傳送不再簡(jiǎn)單地基于Ethernet和IP包，單層的MAC、VLAN和IP設(shè)備逐漸邊緣化，增加隔離和端到端特性的標(biāo)簽技術(shù)及其嵌套發(fā)展迅速，如MPLS、TMPLS、PBT、MACinMAC、QinQ等。

　　其次，為降低網(wǎng)絡(luò)的成本，IP承載網(wǎng)中相對(duì)復(fù)雜和昂貴的路由交換功能更加集中，甚至集中于全國(guó)網(wǎng)絡(luò)的幾個(gè)核心路由器節(jié)點(diǎn)上；外圍城域網(wǎng)則采用靜態(tài)配置的端到端IP管道方式實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)匯聚，減少或者避免在城域網(wǎng)內(nèi)部進(jìn)行業(yè)務(wù)交換。

　　最后，為保證網(wǎng)絡(luò)的性能，IP承載網(wǎng)的業(yè)務(wù)匯聚要求有嚴(yán)格的QoS分級(jí)，對(duì)于業(yè)務(wù)流交錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)，要求具備強(qiáng)大的流量工程（TE）和帶寬輕載。電信級(jí)的IP設(shè)備已經(jīng)從匯聚、交換、傳送等方面為IP承載網(wǎng)提供了完善的解決方案。

• IP＋Optics成為公認(rèn)的建網(wǎng)模式

　　在組網(wǎng)和保護(hù)上，IP承載網(wǎng)與傳統(tǒng)寬帶網(wǎng)不同，需要光傳輸網(wǎng)絡(luò)的協(xié)助。

　　首先，All-IP承載網(wǎng)容量和覆蓋范圍較大，這對(duì)于以IP技術(shù)為基礎(chǔ)的分組設(shè)備來(lái)說(shuō)，大量的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和Ethernet鏈路造成網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)涔芾黼y度增大：網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的增大會(huì)導(dǎo)致中間層次增多，影響業(yè)務(wù)QoS；網(wǎng)絡(luò)容量的增大，使相鄰設(shè)備之間出現(xiàn)多對(duì)光纖連接，增加了光纖使用成本和管理復(fù)雜程度。

　　其次，All-IP網(wǎng)絡(luò)將成為電信運(yùn)營(yíng)商最主要的網(wǎng)絡(luò)，不但延續(xù)了原有電信網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求，而且由于更多重要業(yè)務(wù)的不斷融入而對(duì)網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)的可靠性提出了更高的要求。但是，數(shù)據(jù)設(shè)備在大規(guī)模組網(wǎng)情況下的業(yè)務(wù)可靠性保證至今仍然是一個(gè)難題，MPLS Router的FRR保護(hù)不能擴(kuò)展到全部承載網(wǎng)，而大范圍的RPR組環(huán)又面臨可靠性和成本的壓力，數(shù)據(jù)設(shè)備單獨(dú)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)保護(hù)的能力有限。

　　在IP承載網(wǎng)中，光傳輸網(wǎng)絡(luò)的融入將很好地解決這些問(wèn)題。在大容量、廣覆蓋的情況下，通過(guò)WDM提供多波長(zhǎng)、大容量、長(zhǎng)距離的傳輸；同時(shí)，NG WDM能在波長(zhǎng)與子波長(zhǎng)層面提供對(duì)業(yè)務(wù)的交叉調(diào)度、保護(hù)、性能監(jiān)視，以實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)的可靠傳送。這時(shí)，數(shù)據(jù)設(shè)備主要負(fù)責(zé)QoS處理、匯聚、交換，光網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)組網(wǎng)和保護(hù)，這種功能和網(wǎng)絡(luò)分工的細(xì)化，使得網(wǎng)絡(luò)的性能、價(jià)格、可擴(kuò)展能力等指標(biāo)達(dá)到最佳。IP＋Optics已經(jīng)成為業(yè)界All-IP承載網(wǎng)傳送模式的共識(shí)。

　　骨干IP承載網(wǎng)傳送方案

　　業(yè)界對(duì)All-IP骨干網(wǎng)的建網(wǎng)模式已經(jīng)比較明確。T級(jí)別MPLS Router是一個(gè)高性能、多業(yè)務(wù)的設(shè)備，WDM為核心交換網(wǎng)提供大容量、長(zhǎng)距離的解決方案?；贠TN的ASON成為All-IP承載網(wǎng)的最佳傳送解決方案。

　　OTN是一個(gè)基于多波長(zhǎng)的傳送網(wǎng)絡(luò)，是SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從電路向波長(zhǎng)的升級(jí)，也可以認(rèn)為是一個(gè)類SDH的多波長(zhǎng)傳送網(wǎng)絡(luò)。OTN包括多緯度的ROADM系統(tǒng)、OEO的OTN波長(zhǎng)/子波長(zhǎng)分插復(fù)用系統(tǒng)，能提供波長(zhǎng)/子波長(zhǎng)交叉調(diào)度、波長(zhǎng)/子波長(zhǎng)的OTN開(kāi)銷和端到端管理能力。同時(shí)，OTN將加載GMPLS智能控制平面，GMPLS使OTN通過(guò)端到端調(diào)度降低了Core Router業(yè)務(wù)疏導(dǎo)成本。OTN強(qiáng)大的保護(hù)和恢復(fù)能力降低了對(duì)Core Router因?yàn)镕RR保護(hù)而造成的輕載壓力，同時(shí)，大大降低了超大容量情況下骨干WDM網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)難度。

　　城域IP承載網(wǎng)傳送方案

　　城域IP承載網(wǎng)在技術(shù)上和組網(wǎng)上具有因運(yùn)營(yíng)商不同而不同的特征。電信級(jí)Ethernet已經(jīng)成為城域IP承載網(wǎng)的主要技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，城域網(wǎng)從核心層到接入網(wǎng)分層組網(wǎng)；在業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)上，城域網(wǎng)僅進(jìn)行分組數(shù)據(jù)的匯聚，IP管道呈星狀分布。

　　電信級(jí)Ethernet來(lái)自Ethernet技術(shù)，通過(guò)提升交換容量、增加設(shè)備級(jí)保護(hù)、RPR網(wǎng)絡(luò)保護(hù)、L2 aggregation、標(biāo)簽隔離、QoS分級(jí)、輕載、PWE3等新功能的發(fā)展之后，新一代的TMPLS、PBT等城域Ethernet技術(shù)不但可以提供電信級(jí)的性能，而且可以實(shí)現(xiàn)端到端的電信級(jí)業(yè)務(wù)性能、故障監(jiān)控和管理，形成新一代的MTN和ETN城域網(wǎng)承載模式。同時(shí)，城域網(wǎng)的承載容量不斷增大，部分城域網(wǎng)已經(jīng)超過(guò)干線容量，SDH等傳統(tǒng)光傳輸技術(shù)已經(jīng)無(wú)法完成相應(yīng)的組網(wǎng)和保護(hù)功能，OTN成為All-IP承載網(wǎng)主要的光傳送網(wǎng)絡(luò)選擇。

　　由于理念上的不同，CE和簡(jiǎn)單的Metro WDM組網(wǎng)面臨一些問(wèn)題：第一，CE所有的電信級(jí)性能的完善基本上都帶來(lái)成本的上升，雖然其成本相對(duì)核心路由器而言非常低，但在匯聚容量較大的區(qū)域，多層次CE的建網(wǎng)成本較高；第二，CE同樣也面臨一定的組網(wǎng)困難，比如城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí)，從寬帶接入網(wǎng)到核心節(jié)點(diǎn)的Ethernet組網(wǎng)層次會(huì)增多，從而導(dǎo)致時(shí)延、Jitter等性能的下降，這對(duì)城域WDM提出了更多的組網(wǎng)和保護(hù)要求。

　　在城域All-IP承載網(wǎng)中，下一代的Metro WDM端到端波長(zhǎng)調(diào)度和保護(hù)，使CE的層次和數(shù)量大大減少，建設(shè)和維護(hù)成本下降；從接入網(wǎng)到核心網(wǎng)的業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)的轉(zhuǎn)接跳數(shù)減少，業(yè)務(wù)性能提升，因而是一個(gè)性價(jià)比較高的建網(wǎng)思路。

　　下一代的Metro WDM也可以通過(guò)智能OTN提供上述解決方案。但對(duì)大部分的城域網(wǎng)來(lái)說(shuō)，GE是主要的傳送顆粒，業(yè)務(wù)類型相對(duì)單一，如果匯聚的GE數(shù)量較少，比如每個(gè)接入節(jié)點(diǎn)僅一個(gè)GE的情況下，跨WDM接入層和匯聚層的OTN的調(diào)度成本相對(duì)較高。這時(shí)，基于GE匯聚和GE交叉調(diào)度的GE ADM將成為另外一個(gè)低成本的選擇。

　　在匯聚波長(zhǎng)相對(duì)較少的環(huán)境下，GE ADM舍棄了相對(duì)復(fù)雜的G.709復(fù)用結(jié)構(gòu)和開(kāi)銷，采用異步復(fù)用的方式將多個(gè)GE匯聚成為2.5G、5G、10G波長(zhǎng)，并通過(guò)網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)GE的端到端管理，在維護(hù)難度基本不變的情況下，使調(diào)度成本更低，成為中小容量IP承載網(wǎng)的最佳WDM傳輸
方案。

　　下一代WDM同樣為節(jié)省IP承載網(wǎng)的成本而增加了一些比較靈活的功能，如L2 aggregation。在城域IP承載網(wǎng)中，容量較小的CE和WDM傾向于融合。下一代WDM系統(tǒng)能夠提供電信級(jí)的L2 aggregation功能單元，以實(shí)現(xiàn)在承載網(wǎng)邊緣層對(duì)寬帶接入網(wǎng)GE接口的匯聚。下一代WDM系統(tǒng)的L2 aggregation功能單元能夠提供QinQ、MACinMAC等嵌套功能，能夠提供嚴(yán)格的QoS分級(jí)和流量配置能力，能夠提供設(shè)備級(jí)的保護(hù)，在低成本情況下保證了承載網(wǎng)的業(yè)務(wù)性能、安全和可靠性。同樣，下一代WDM系統(tǒng)也能夠在城域承載網(wǎng)的核心節(jié)點(diǎn)提供GE-10GE的電信級(jí)匯聚，從而減輕核心節(jié)點(diǎn)CE的接口壓力，降低核心節(jié)點(diǎn)CE的組網(wǎng)成本。內(nèi)嵌L2 aggregation功能單元已成為下一代WDM的重要特征之一。
小結(jié)

　　Full Mesh MPLS Router Over WDM的骨干網(wǎng)方案和CE Over WDM的城域網(wǎng)方案已經(jīng)在BT 21CN、KPN All-IP、中國(guó)電信CN2等運(yùn)營(yíng)商下一代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中得到了大范圍應(yīng)用。傳統(tǒng)WDM無(wú)法構(gòu)筑一個(gè)可靠的、具有端到端動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)調(diào)度功能的傳送網(wǎng)絡(luò)，無(wú)法滿足IP承載網(wǎng)的傳送需求，發(fā)展下一代WDM成為光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然。