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),，是運營商網(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、運營管理等方面存在不足,，無法達到電信級的承載要求,。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)級演進至電信級,。

　　從定位上看,，IP承載網(wǎng)是一個替代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自傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù),。因此，IP承載網(wǎng)是一個多業(yè)務(wù)的電信級承載網(wǎng),。下一代All-IP承載網(wǎng)要求有電信級的QoS,、安全性、可靠性,、運營管理等性能,，并能仿真TDM特性，從而保證在替代PSTN等網(wǎng)絡(luò)后對客戶體驗的延續(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)，而且能對未來的電信增值業(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)對帶寬的消耗不斷加大，使得IP承載網(wǎng)的目標容量將超過現(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)平臺更加開放,、可擴展性更好。

　　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),，也不同于以語音、專線等電信業(yè)務(wù)為目標的傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò),，很難通過對傳統(tǒng)寬帶網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的改造來實現(xiàn),。大部分運營商在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)的可管理性和可擴展性，IP承載網(wǎng)繼承了PSTN＋SDH的建網(wǎng)思路,，并對匯聚,、傳送、交換、組網(wǎng)和保護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,，為保證擴展能力和管理特性，對業(yè)務(wù)的傳送不再簡單地基于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)中相對復(fù)雜和昂貴的路由交換功能更加集中，甚至集中于全國網(wǎng)絡(luò)的幾個核心路由器節(jié)點上,；外圍城域網(wǎng)則采用靜態(tài)配置的端到端IP管道方式實現(xiàn)業(yè)務(wù)匯聚,，減少或者避免在城域網(wǎng)內(nèi)部進行業(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)匯聚要求有嚴格的QoS分級,，對于業(yè)務(wù)流交錯的網(wǎng)絡(luò),，要求具備強大的流量工程（TE）和帶寬輕載。電信級的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成為公認的建網(wǎng)模式

　　在組網(wǎng)和保護上,，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,，這對于以IP技術(shù)為基礎(chǔ)的分組設(shè)備來說，大量的數(shù)據(jù)節(jié)點和Ethernet鏈路造成網(wǎng)絡(luò)物理拓撲管理難度增大：網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的增大會導(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)將成為電信運營商最主要的網(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難題,，MPLS Router的FRR保護不能擴展到全部承載網(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)備單獨實現(xiàn)業(yè)務(wù)保護的能力有限,。

　　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題。在大容量,、廣覆蓋的情況下,，通過WDM提供多波長、大容量,、長距離的傳輸,；同時，NG WDM能在波長與子波長層面提供對業(yè)務(wù)的交叉調(diào)度,、保護,、性能監(jiān)視，以實現(xiàn)對業(yè)務(wù)的可靠傳送,。這時,，數(shù)據(jù)設(shè)備主要負責QoS處理、匯聚,、交換,，光網(wǎng)絡(luò)負責組網(wǎng)和保護，這種功能和網(wǎng)絡(luò)分工的細化,，使得網(wǎng)絡(luò)的性能,、價格、可擴展能力等指標達到最佳,。IP＋Optics已經(jīng)成為業(yè)界All-IP承載網(wǎng)傳送模式的共識,。

　　骨干IP承載網(wǎng)傳送方案

　　業(yè)界對All-IP骨干網(wǎng)的建網(wǎng)模式已經(jīng)比較明確。T級別MPLS Router是一個高性能,、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是一個基于多波長的傳送網(wǎng)絡(luò),，是SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從電路向波長的升級,，也可以認為是一個類SDH的多波長傳送網(wǎng)絡(luò)。OTN包括多緯度的ROADM系統(tǒng)、OEO的OTN波長/子波長分插復(fù)用系統(tǒng),，能提供波長/子波長交叉調(diào)度,、波長/子波長的OTN開銷和端到端管理能力。同時,，OTN將加載GMPLS智能控制平面,，GMPLS使OTN通過端到端調(diào)度降低了Core Router業(yè)務(wù)疏導(dǎo)成本。OTN強大的保護和恢復(fù)能力降低了對Core Router因為FRR保護而造成的輕載壓力,，同時,，大大降低了超大容量情況下骨干WDM網(wǎng)絡(luò)的維護難度。

　　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)上具有因運營商不同而不同的特征,。電信級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)僅進行分組數(shù)據(jù)的匯聚，IP管道呈星狀分布,。

　　電信級Ethernet來自Ethernet技術(shù),，通過提升交換容量、增加設(shè)備級保護,、RPR網(wǎng)絡(luò)保護,、L2 aggregation、標簽隔離,、QoS分級,、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的性能,，而且可以實現(xiàn)端到端的電信級業(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,，城域網(wǎng)的承載容量不斷增大，部分城域網(wǎng)已經(jīng)超過干線容量,，SDH等傳統(tǒng)光傳輸技術(shù)已經(jīng)無法完成相應(yīng)的組網(wǎng)和保護功能,，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和簡單的Metro WDM組網(wǎng)面臨一些問題：第一,，CE所有的電信級性能的完善基本上都帶來成本的上升，雖然其成本相對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,，從寬帶接入網(wǎng)到核心節(jié)點的Ethernet組網(wǎng)層次會增多，從而導(dǎo)致時延,、Jitter等性能的下降,，這對城域WDM提出了更多的組網(wǎng)和保護要求。

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

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

　　在匯聚波長相對較少的環(huán)境下,，GE ADM舍棄了相對復(fù)雜的G.709復(fù)用結(jié)構(gòu)和開銷，采用異步復(fù)用的方式將多個GE匯聚成為2.5G,、5G,、10G波長，并通過網(wǎng)管實現(xiàn)GE的端到端管理,，在維護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)能夠提供電信級的L2 aggregation功能單元,，以實現(xiàn)在承載網(wǎng)邊緣層對寬帶接入網(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,，能夠提供嚴格的QoS分級和流量配置能力，能夠提供設(shè)備級的保護,，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)點提供GE-10GE的電信級匯聚,，從而減輕核心節(jié)點CE的接口壓力，降低核心節(jié)點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,、中國電信CN2等運營商下一代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中得到了大范圍應(yīng)用,。傳統(tǒng)WDM無法構(gòu)筑一個可靠的、具有端到端動態(tài)業(yè)務(wù)調(diào)度功能的傳送網(wǎng)絡(luò),，無法滿足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。