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高效承载IP网络 ASON助力联通IP化发展

时间:2008-09-17 09:21:07

业务ALLIP的发展趋势

业务IP化是目前各运营商网络转型的主题,其主要目的是交换网扁平化、提升网络的开放性和多业务的运营能力。站在传送网的角度看,联通业务网IP化对传送网的影响主要是传送的重点从以前的TDM流转换成了IP流。

面对转型的压力,联通需要保持领先的优势和持续的竞争力,构建高效的网络架构是抢占未来全业务竞争战略制高点的关键。未来的网络架构将从垂直网络向水平网络演进,电信业务IP化是业界主流的发展趋势。简化网络、构建统一融合的IP承载网络是降低CAPEX、OPEX,追求综合低成本(TCO)的一个重要目标。IP承载网是一个多业务承载网络,不仅能够满足信令和语音业务承载要求,将来还可以承载精品大客户专线等业务。

联通IP承载网建设要求

在网络发展的初期,联通更多地集中了大量的资源用于网络覆盖和发展客户,没有什么精力顾及IP承载基础资源的投入,因此往往会简化IP承载网的建设。但是,随着网络覆盖的增加,用户数量和新业务的不断开展,一张综合的IP承载网将从整体上极大地降低运营商的基础网络建设投资。多业务承载带来的综合OPEX的降低,以及快速提供新业务的能力,极大地支撑了运营商竞争力的提升,而且随着时间的推移,这种优势将会更加明显。

在IP互联网时代,用户主要关注的是网络带宽,IP网络与传统电信网络之间是存在较大差距的,而IP多业务承载后,多业务对统一IP/MPLS承载网的带宽、可靠性、QoS、安全性、MPLS/IPv6等业务能力和可管理性提出了更严格的要求(如图1所示)。在IP互联网时代,网络承载的业务类型单一,而IP网络多业务承载后,如何将各类业务的设备部件与IP承载网无缝融合,达到传统电信网水平,满足不同业务的承载要求,是运营商面临的挑战。

                                                      图1 IP互联网时代网络业务示意图

联通IP承载网建设的技术选择

按照当前的技术发展,统一融合的、面向未来多业务承载的IP承载网应由两层结构组成:IP网和光传送网。这两个层面从作用看都是从数据承载层面来共同完成数据从一点到另外一点的可靠的传送。但IP层起主要作用的是其交换能力,光层起主要作用的是其传送能力。IP层灵活的交换能力可以提供流量汇聚、点到多点组网能力,运营商可以依靠IP降低投资成本和建立一个可扩展的大型网络。光层为网络提供了远距离能力以及解决光纤资源投资的问题。IP层和光层所具有的独特交换能力和传送能力在IP承载网领域应该说是长期共存的,两者之间并不能互相替换,而是相辅相成的。

IP/以太网技术和光传输技术在发展过程中,都可以通过不同的技术手段保证网络安全性、可靠性以及QoS服务质量(如图2所示)。其中IP通过TE-FRR、Diff-Server等三层技术,为网络提供业务层面的QoS、安全性和可靠性保障,而传输SDH/ASON技术天然具备高可靠性和QoS,其优势在于为业务提供物理层面的相关保障,而网络的故障可能发生在业务传送的任何一个层面,为提供网络级的可靠性和质量保证,IP承载网中需要IP和光传送技术配合,发挥二者的集合优势。

                                      图2 IP/以太技术和光传输技术发展示意图

IP承载网的组网建设可以分为多种模式:光纤直驱、IP+WDM、IP+SDH+WDM、IP+NGWDM(OTN)(如图3所示)。

图3 IP承载网的组网建设模式图

光纤直驱:路由器之间通过光纤连接,路由器集中承载、调度、传送。

IP+WDM:路由器透明承载在WDM网络上,路由器复杂承载、调度,WDM提供大容量长距离传送及光层保护。

IP+SDH+WDM:路由器负责存储转发,SDH负责调度、保护、线路中继传送,WDM提供大容量长距离传送。

IP+NGWDM(OTN):路由器负责存储转发,NGWDM(OTN)负责调度、保护、线路中继传送。

下面对几种IP承载技术做一个分析对比。

1.光纤直驱

各路由器之间通过光纤直连,线路接口可以是GE/10GE或者2.5Gbit/sPOS、10Gbit/sPOS,这种方式的投资最节省,不用建设物理层传送设备,但是数据节点增多以后,网络复杂度增大,对光纤资源和端口的浪费比较严重,同时利用裸光纤直驱的方式可靠性差,传送距离有限,适用范围多在城域范围。在城域内的IP承载网建设初期可以采用。

2.IPoverWDM

WDM网络的透明性以及承载大颗粒业务的能力都非常好,与IP层路由器的调度转发相结合,是非常理想的IP承载模式。但由于光层的调度能力弱以及保护成本较高,因此这种承载模式的焦点主要集中在WDM网络是否要提供光层保护上。

IP层的保护范围与保护颗粒理论上是要优于物理层的保护的,因为IP路由器更接近业务层设备,因此IP层的保护范围相比起物理层传送设备更大些,可以实现业务的端到端保护,IP层的保护可以覆盖路由器软、硬件和传输链路等故障。同时,IP层的保护颗粒是基于每一个LSP的,业务颗粒非常精细。但IP层的保护是基于逻辑链路的,在规划设计的时候与物理层的相关性不大。对于干线网络,物理光纤的路由非常有限,数据网很多的逻辑路由需要走在相同的物理光缆(甚至相同的DWDM系统)中,当某一物理光缆故障时,会引发数据网多处逻辑链路同时发生故障。此时仅仅依靠数据网络的保护技术很难满足这些“高Bit收益”业务的电信级保护(50ms以内)需要,即便勉强为之,也会造成数据网效率的大幅下降。

而物理层的保护是非常快的,网络故障会最先体现在物理层上,同时物理层的保护面向的是波长、VC4等大颗粒大管道,对于光缆光纤中断引起的故障物理层的倒换效率和速度都要大大优于IP层的保护。

因此,对于IP+WDM的承载模式,需要WDM层面提供完善的光层保护,光层保护面向物理层大管道故障(光纤、光缆故障),隔离光纤中断引起的IP网络振荡,提高IP层的承载效率以及网络可靠性。

但是WDM的保护能力有限,同时调度能力和管理能力都有待提高,所以还需要关注WDM技术的进一步演进。

3.IP+SDH+WDM

这种模式相比起上一种方式增加了电层SDH设备,SDH的调度、保护和网管能力都要优于WDM设备,但承载的大颗粒业务能力比较有限,因此比较适合于2.5Gbit/s以下业务颗粒的承载。

在长途干线层面,由于WDM层面提供保护的能力有限,而且投资成本非常高,因此一般需要引入SDH调度层面实现业务调度和物理层保护。为了提高传送效率和调度效率,可以进行业务分流,大颗粒业务(如10Gbit/sPOS)和突发的零星业务采用IP直接overWDM的方式承载,小颗粒业务(2.5Gbit/sPOS以下速率)可以采用IP+SDH+WDM的方式承载。

引入SDH电层非常适合于需要灵活交叉调度、颗粒小、带宽占用小的业务(如FE/GE、155Mbit/s、622Mbit/sPOS等)传送,WDM光层适合于以透传为主,简单汇聚收敛为辅,颗粒大,带宽占用大的业务(如2.5Gbit/sPOS、10Gbit/sPOS/10GE)传送。

4.IPoverNGWDM(OTN)

采用OTN技术体制的NGWDM设备吸取了SDH灵活的交叉调度和WDM的大容量传送特性,面向ODUk(2.5Gbit/s、10Gbit/s、40Gbit/s)大颗粒业务的端到端调度、管理、性能、监视,能同时完成原SDH层(安全与调度)和波分层(大容量远距离传送)的功能,使调度和传送合一。

NGWDM的调度能力和保护能力都得到了大大的提高,定位于对大颗粒数据业务的承载,同时未来可实现ASON/GMPLS的智能控制,支持MESH组网能力,能有效支撑IP业务不断发展需要。基于NGWDM(OTN)的ASON网络将是未来综合业务承载的IP承载网最适合的解决方案。

但目前OTN技术没有得到成熟商用,如果基于OTN的NGWDM设备通过集团公司测试并得到成熟的商用,将成为未来IP承载的主流传送技术体制。

光纤直驱的方式应用范围小,网络结构扩展性差,而且有距离限制,干线业务承载无法采用,而OTN技术的成熟性也限制了其商用的进度。因此,目前联通IP承载网主要采用IP+SDH和WDM的方式建设。为了提高传送效率和调度效率,进行业务分流承载,10Gbit/sPOS业务采用IP+WDM的方式承载,WDM采用1+1通道保护,而155Mbit/s、622Mbit/s、2.5Gbit/sPOS等业务仍然采用IP+SDH+WDM的方式承载,利用SDH设备实现组网和调度保护。

联通IP承载网络建设的分析探讨

联通的IP承载网建设第一步是实现长途干线网络业务全面IP化,初期的业务颗粒大部分为2.5Gbit/s以下颗粒,主要采用IP+SDH(ASON)+WDM承载模式解决,其中SDH(ASON)负责网络保护、IP业务的调度(流量疏导)和网络结构的调整,长途WDM负责提供大容量、长距离传送管道。部分大颗粒业务(10Gbit/sPOS)直接承载在WDM网络上。

干线层面引入SDH(ASON)调度层面,可以提供低成本的保护和调度能力,在节约网络整体投资成本和维护成本方面的优势非常明显,同时又具备成熟的组网和强大的OAM能力,能够更好地适应IP承载。而在SDH层面加载ASON特性后,可以更进一步提升网络的可靠性、扩张性和业务疏导能力。

联通IP承载网络的演进发展

从业务承载的整网解决来看,IP直接承载在具备交换能力和强管理能力的波分上是未来最理想的承载方式,网络层次清晰,架构最简单,但目前技术实现能力和理想存在差距。

因此在IP和DWDM之间引入OCS/ASON调度层,从实际的技术能力以及成本来看,是目前较为现实的方案(如图4所示)。业务层与DWDM之间需要一层独立的调度网,以实现业务的疏导(grooming)/降低成本、保证业务传送质量、实现业务端到端管理维护、保证网络扩展性。大容量的光核心交换机OCS调度设备叠加智能控制平面ASON,可以在上述方面满足网络发展需求。

                                                                 图4 IP承载网络演进示意图

随着传送网技术的不断发展,现有WDM技术也在不断完善,如OTN、ROADM等。待OTN技术在集团公司测试通过并开始规模商用之后,可以在联通开展基于OTN技术的NGWDM的建设,以应对未来大颗粒宽带业务的迅速增长。随着GMPLS控制平面技术的发展,未来会形成统一的ASON控制平面,实现多层面多颗粒调度的网络架构。



    
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