IP与光双层协同，构建高性能骨干网

IP层与光层各有各的优势：IP层具有业务感知能力，并可高效率地处理分组业务；光层则有取之不尽的带宽，可透明地将海量数据业务传送到数千公里之外。如果IP层和光层实现协同，优势互补，则可构建高性能、低成本的骨干网。

对传送网的新需求

超宽带业务的爆发性增长推动了骨干承载技术不断向前发展。在IP层，集群路由技术的发展，提升了骨干路由器的性能和交换容量；在光层，光传送网不仅实现了超大容量、超长距离的传送，而且实现了网络的智能化；同时，IP层与光层也趋于融合并实现协同。

骨干网的发展对传送网提出了如下新需求。

40G/100G超高速传送：为应对网络流量指数增长带来的带宽挑战，传送网需要提供单波长40G的传送能力，同时需要兼容当前的10G和未来的100G链路。2009年，领先的设备厂商都已演示了100G传送和路由设备，但业界仍然普遍预计100G的规模商用时间在2012年之后。当前的40G传输成为不可跨越的发展阶段，未来相当长的时期我们不得不面对10G/40G/100G共存的局面。

Tbps的大容量交叉连接：无论是核心节点之间的全互联，还是区域节点间直达路由的建立，都需要传送网提供超大容量的交叉调度能力。只有Tbps以上大容量交叉调度能力的OTN设备才能有效旁路IP层的流量压力。

智能控制平面：ASON/GMPLS智能控制平面对传送网具有重要的意义，可依托大容量交叉调度实现端到端的业务点击提供；可提高骨干网络的可靠性，以应对传输链路的多点失效。通过在光层与IP层采用统一的控制平面，可实现光层和IP层的协同和互动，从而构建高性能、低成本的骨干网。

IP over OTN承载模式

OTN技术，尤其是加载了ASON/GMPLS控制平面的智能化OTN技术，可把波长与子波长的交叉调度能力引入到传统点对点WDM传输系统之中，其目的是通过增加交换、选路能力，构成网络化的WDM系统。归纳起来，OTN技术具有如下价值：

更大的传送能力，更高的传送效率

当前ITU-T OTN标准的进展，已经很好地解决了对Ethernet业务的映射和承载问题。最新的标准中增加了ODU0以承载GE业务，增加了ODU2e以承载10GE LAN业务，增加了ODU4以承载100GE业务。后续可能标准化的ODUflex，可以将任意速率的业务映射进入OTN帧结构。这些进展都提升了光层网络的高速、多业务传送能力。

OTN的业务汇聚能力可提升传送效率，降低业务传送成本。例如，当前40G波长的成本已经低于4个10G波长，通过OTN系统将4路10G汇聚成1路40G进行传送是成本效益最佳的方案。实际上，OTN不仅能实现对10G业务的汇聚，而且GE颗粒以上的各种业务通过ODU0/ODU1/ODU2混合映射到ODU3/ODU4，都可以汇聚到40G/100G波长，以提升传送效率，降低传送成本。

OTN可实现高效率的业务调度以及端到端的业务提供能力。基于大容量的交叉连接以及ASON/GMPLS控制平面技术，OTN解决了灵活的带宽提供的问题，使得OTN网络能成为一个"带宽云"，可随时、按需提供带宽资源。目前，OTN具备全业务交叉和疏导能力，无阻塞交叉连接颗粒包括ODU0、ODU1、OUD2、ODU3和波长，在任何光纤物理拓扑条件下均可以实现Any to Any的波长、子波长连接。OTN大容量的光交叉连接能力，使OTN具备了Mesh组网能力，相对于点到点组网的WDM来说，这是一个巨大的进步。

另外，通过在流量较大的边缘节点之间增加光层的直达路由（即IP offload方案），将流量分流到光层，使得区域间流量以直达为主，转发为辅，从而可显著减轻对核心路由器的业务转发压力，优化骨干网的流量处理能力，促进骨干网络的传送效率，降低运营成本。
更可靠的业务传送

由于光层网络承载着巨大的业务量，其网络可靠性至关重要。加载ASON/GMPLS控制平面，使得OTN网络成为了一个大容量的智能光网络。这种网络可以有效解决骨干网链路多点失效问题。统计表明，对于长度大于600km的WDM环网传送系统，可靠性可达到99.99%，而加载ASON/GMPLS的OTN Mesh网，可靠性可达99.999%，网络的可靠性提升了10倍。
波长级业务提供

骨干网的流量中来自消费者的带宽只占少部分，大部分带宽用来租赁给企业用户。以BT为例，来自消费者的业务占网络总流量的24%，而来自大企业、中小企业和Wholesale的业务占到总流量的76%，这些业务通常要占用一个或多个波长。以前，这些波长级业务通过WDM提供，在网络节点通过光纤跳线采用人工方式实现转接，建设周期和可靠性都得不到保证。OTN网络在可运营的光网络道路上迈出了重要一步，一些高价值的大颗粒（如波长级）专线业务，都可以直接由OTN网络提供。

从2007年开始，业内主流设备供应商都推出了各自的OTN产品系列，设备的交叉连接能力已经达到Tbps；几乎所有厂商的OTN设备都宣称具备ASON/GMPLS智能控制能力。基于OTN的光层ASON网络在世界范围内也得到了商用，骨干网的建设模式正在从IP over WDM全面转向IP over OTN。

双层协同的骨干网

IP over OTN对于骨干网的建设意义重大。目前这种承载模式采用静态优化方案，需通过人工的网络规划、人工的配置来实现。但是，更具价值的是采用实时优化方案，这需要IP层和OTN的双层协同。在华为IPTime Backbone解决方案中，IP和OTN的协同体现在三个方面：协同的流量管理、协同的业务保护和协同的网络管理。

协同的流量管理

IP/OTN协同流量管理（多层流量工程）在提升网络的性能的同时，还可降低网络的扩容压力。任意两台路由器之间的流量如果超过事先预设的阈值，路由器就可以通过UNI接口向OTN网提出带宽请求，传送网络在接到路由器的带宽请求之后，通过波长路由算法，在两台路由器之间快速搭建一条光层直达路由。这时，路由器的容量不需要增加，因为达到阈值的流量通过OTN层直达了。路由器IP端口的成本一般是OTN端口的4－5倍。由于光层智能分流了路由器业务，减少了路由跳数，从而减轻了路由器转发压力，减少了骨干IP网络中昂贵的IP端口（路由器高速线卡）的投资，从而可显著降低网络的CAPEX。例如，欧洲某主流运营商正是通过这种IP/OTN双层协同的方式，通过光层自动旁路路由器的流量，使网络的CAPEX节省了40%以上。
协同的业务保护

骨干网承载上百万甚至上千万个用户的业务，可靠性问题不容忽视。以中国某运营商骨干网为例，线路故障时长占总故障时长的76%，线路故障数量占总数量的58%。目前路由器的恢复技术主要应对网络节点的失效，而光缆中断会引起大量LSP的恢复操作，不能保障业务的QoS。

Sprint的研究成果表明，线路故障导致路由收敛过程中产生大量"IP环流"，从而导致时延、抖动、丢包以及乱序，波及范围也很大，持续时间一般为10秒，甚至长达60秒。

在IP over OTN骨干网承载网中，光层专注于对物理光纤的保护，而IP层专注于节点、端口和逻辑链路故障保护。光层和IP层的协同保护可以显著提高网络的安全性和保护效率。由于大量光层直达路由的建立，骨干IP网的链路跳数最少可仅为一跳，从而充分简化了QoS的部署，化解了IP环流带来的蝴蝶效应。
协同的网络管理

协同网络管理可实现统一的告警机制、统一的故障诊断和一键式的端到端业务指配。

众所周知，来自底层（光层）的告警会引起更多的路由层面的告警。而通过IP和OTN协同的管理，可以实现多层故障定位和诊断，并实现统一告警处理。网络采用告警相关性分析原则，实现底层告警抑制，屏蔽衍生告警，只提供"根因"告警给维护人员，便于快速排查故障点，降低运维压力。

统一的网络管理系统、多层路径计算（PCE）和GMPLS UNI，彻底改变了IP和OTN各自管理与配置的模式，实现了一键式端到端的业务提供。

总之，在IP与OTN协同的网络中，通过协同的流量管理，消除了骨干网的流量瓶颈；通过协同的业务保护，提升了网络的可靠性与业务保护效率；通过协同的网络管理，实现了统一的故障诊断与告警屏蔽，以及一键式端到端的业务提供。模型测算和运营商的实践均表明，相对于传统骨干网，在IP与OTN协同的骨干网络中，CAPEX、OPEX和设备机房占地都降低了40%以上，运营商充分享受了IP与光融合的盛宴。