为云而设——中国光传送网的架构

PMC公司通信产品事业部市场及产品应用副总裁Babak Samimi

摘要：

光传送网为云服务提供了高效、可靠且至关重要的互连基础设施。中国运营商积极推进100G OTN部署，主要有两大驱动力，一是4G带来移动数据流量的持续增长，二是数据中心带来的广域网流量在2014年至2017年的翻番[ Cisco Global Cloud Index, 2013]。

2013年的100G部署中，中国移动对于100G的部署热情最为积极，不仅率先启动了国内100G的现网集采，同时后续还基于原有集采规模进行补充集采；而中国电信方面2500块板卡的集采规模也受到上下游产业链的普遍关注。

而如今运营商面临的挑战是如何充分发挥100G的全部潜能。如同数据中心关心服务器的容量如何在不同应用中弹性调度，电信运营商也在重新设计光传送网的基础架构，希望能以1G的粒度来动态分配带宽，以有效实现传输容量的虚拟化，从而进行弹性调度。在部署了部署了OTN交换机后，下一步则是融合OTN与PTN在同一网络平台来更好的应对以太网为主导的混合型业务。

云服务推动OTN发展

目前，云服务在国内发展迅速，不仅百度、阿里、腾讯纷纷推出基于云的个人以及企业级服务，而且国际大厂如微软Azure, 亚马逊AWS以及IBM的也纷纷加入，加速企业云应用的发展。据IDC的预测，到2014年，80%的新软件将会以云服务的形式提供给用户[ IDC 2012]。考虑到云用户的增长速度，这也不足为奇。近期HIS的一项研究表明，到2013年底，全球将会有6.25亿云用户，而到2017年，数目将会达到13亿之多[ IHS iSupply Research, September 2012]。用户数目的翻番加上诸如在线视频之类的许许多多云服务对高带宽的需求，将会驱使暴增的数据流量转移到连接家庭、企业及移动设备的城域光传送网络之上。Gartner认为，中国的云服务是全球增长最为快速的。第三方机构指出，截至2015年，中国云计算产业规模最高可达一万亿之多。云服务改变了个人及企业用户访问应用、使用数据的方式，对广域网产生了重大影响。带宽使用增加了，减少延迟变得更重要，由于数据中心在一天之内需要复制数据、转移应用负载，广域网也面临着巨大的新数据流量。电信运营商及云服务提供商面临的挑战在于必须应对流量的飞速增长，与此同时，还要提升传送网络的灵活度，将带宽分配到网络所需之处。

OTN交换的网络——光传送网中的架构革命

全球范围内，领先的下一代传送网架构均是基于OTN交换。集成了OTN交换的网络节点，能够以灵活的粒度进行分组汇聚及整理多种业务流量，然后在10G、40G、100G的WDM 波长上进行传送。OTN交换在中国、欧洲及北美的运营商中备受青睐，也得到了全面部署。事实上，Infonetics近期的一项调查表明，被访问的运营商中有86%已经或正在计划在其城域及核心传送网络中部署OTN交换

全球范围内，领先的下一代传送网架构均是基于OTN交换。集成了OTN交换的网络节点，能够以灵活的粒度进行分组汇聚及整理多种业务流量，然后在10G、40G、100G的WDM 波长上进行传送。OTN交换在中国、欧洲及北美的运营商中备受青睐，也得到了全面部署。事实上，Infonetics近期的一项调查表明，被访问的运营商中有86%已经或正在计划在其城域及核心传送网络中部署OTN交换。研究也表明，在网络中集成OTN交换——尤其在100G部署中——可以削减CAPEX高达60%，也可以提升网络传输效率高达60%之多。

100G DWDM系统中，管道带宽容量已经增加了10倍，而传送需求仍然主要为1G和10G业务所占据。因此，使用muxponder将较低速率的流量汇聚到100G管道中的需求将会增加。但是，采用muxponder的方案会让传送需求发起方即客户端口永久性地绑定在某个固定的上行WDM端口上，如果使用OTN交换则将客户端口与高速的上行端口分离开来。实现的途径是通过电交换矩阵将客户端口的流量导入任一WDM卡上。将上行链路与客户端口卡分离是一项重要的架构要求，可以确保网络运营商能够随着DWDM技术及业务组合的变化而升级自己的网络。

OTN交换运用一个电交换矩阵连接客户端口及任意上行链路，从而实现实时的自动化业务分派，这样可以免除了点到点DWDM网络连接，既节省了时间又省去了昂贵的现场人力的连接。OTN交换通过便捷地将流量交换到工作中的链路，实现了自动化的保护恢复功能，因此还改善了整体网络的可靠性及弹性。尤为重要的是，OTN交换的技术特性让运营商能更灵活的开通或关闭链路，使其能弹性调整业务，直接影响其营收能力。云服务的兴起让网路基础设施供应商如世纪互联、网宿科技、光环新网等对于网路有更多弹性的需求，而中国的运营商如果不想要被“管道化”，就需要提供更加有附加价值的网络管理能力，这也是目前运营商积极转型的方向。

尽管中国运营商向100G网络高歌猛进，但他们同时意识到，由于城域网边缘的客户端口中绝大多数都依然维持着10G或以下的速率，必须更为有效的利用DWDM的容量。因此，OTN交换平台允许各种客户端口种类（如GE或STM-64）映射到一个相匹配的OTN容器中，一起进行交换及复用到一个公用的上行链路。此外，随着网络的演进，网络运营商可以通过灵活的粒度重新分配客户业务到不同波长上来确保管道带宽容量的最大化利用。可以看出，OTN交换对于当前正在或近期计划部署100G的电信运营商而言至关重要的原因所在——OTN交换使之得以通过以最高效的方式管理带宽来降低CAPEX，与此同时，通过实现自动化的业务分派，降低了OPEX。OTN交换使100G成为了适合大规模部署的经济、可靠的技术。

技术的演进升级——分组光传送

随着移动互联网的兴起和普及，运营商的焦点彻底转向分组业务，而光传送网络处理分组业务的方式也需升级。分组光传送平台（P-OTN）是OTN交换的一种演进技术，即可以在同一个机架内实现PTN及OTN交换。这样一个平台可以在分组流量映射到OTN域之前，对其进行处理及统计复用，从而显著提升了光传送网处理分组业务的效率。除了进行分组交换，P-OTN还要支持其他需求：

上行链路线卡必须要能够通过交换矩阵实现OTN和PTN交换的汇聚；

为了应对数据中心的分组流量的动态带宽的特性，上行链路和客户端线卡必须要能够运用ITU的G.hao/G.7044协议灵活管理和利用带宽。

通过将OTN交换和分组交换的客户端业务汇聚到上行链路WDM卡上的单个波长，网络运营商可以采用P-OTN来真正实现分组光传送。不光是波长得到了更高效的利用，OTN及PTN流量还可以在单个传送设备上进行统一管理。分组光传送平台综合了分组汇聚与处理的高效性，而且也提供了可扩展性、网络弹性，支持全方位的操作、管理与维护(OAM)。

PMC提供的DIGI 120G OTN处理器

PMC的DIGI 120G是一款功能强大的100G OTN处理器，设计初衷是实现下一代光传送网络。DIGI 120G提供了高度灵活的平台，使得OEM可以设计范围广泛的OTN解决方案，其中包括用于OTN交换的高密度线卡以及功能强大的用于P-OTN的混合OTN/分组线卡。DIGI 120G的独特性在于：

业界唯一提供12x10G、3x40G或1x100G端口密度的单个芯片解决方案

业界最高增益的40G/100G增强型FEC，相比GFEC将传输距离提升了两倍

业界唯一符合OIF的基于分组的OTN网格协议（OFP）的120G OTN解决方案

业界首款可支持OTN和PTN的混合线卡——OTN+PTN承载于单个100G端口之上

可按照ITU-T的G.hao/7044实现灵活流量扩展和管理的首款OTN处理器

灵活支持OTN、以太网、存储、IP/MPLS及SONET/SDH流量

为电信级以太网提供同步以太网（SyncE）、1588v2精准时间协议（PTP），及以太网链接OAM（802.3ah）

主流设备商已基于这一平台，设计了一整套的100G/200G P-OTN线卡，并将R&D的研发费用及上市时间降至最低。

结论

云服务和LTE带来数据流量的持续增长，从而催生了大数据传送的需求。电信运营商在规划下一阶段的光传送网络时，将会继续依赖OTN交换来提供云服务所不可或缺的扩展性、网络弹性、全方位的OAM以及业务的高速传输。为了让运营商能够进行高效的扩展和升级来满足数据及网络的需求，设备商必须提供创新性的解决方案以帮助运营商高效地利用其光网络带宽资源。而PMC的Digi 120 OTN处理器则帮助设备商在其提供给运营商的光传输设备里满足所有下一代光传送网所需要的功能。