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IP路由与光传送的协同组网
《华为技术》
颜清华 柏璐
摘要:任何技术方案都需要围绕网络应用来展开,否则就是无源之水。从网络演进的现实需求出发,cOTN与MC-LB技术促进了网络融合,给运营商带来全方位的价值。
Abstract:
Key words :

任何技术方案都需要围绕get="_blank">网络应用来展开,否则就是无源之水。从网络演进的现实需求出发,cOTN与MC-LB技术促进了网络融合,给运营商带来全方位的价值。
融合时代的到来,促进了网络结构的演变,cOTN(Channelized OTN)与MC-LB(Multi-channel Load
Balance)技术应运而生。基于IP与光的网络架构,cOTN与MC-LB创造性地实现了IP和光的真正协同组网,实现网络性能的全面提升。
近乎完美的融合技术
路由器的彩光接口方案,只是将光层的波分特性转移到路由器接口上,给用户带来的价值比较有限。cOTN与MC-LB技术方案则是通过IP交换与光设备交叉的配合,真正将IP网络与光网络融合起来,能够全面提升网络的可靠性、组网效率和投资效益。

MC-LB方案有两个技术要点:一个方向的数据流量可以从多个物理端口转发;一个物理端口可以转发多个方向的数据流量。
OTN是新一代光网络标准,适应了IP时代的大带宽需求。结合ODU-flex技术( ITU-T即将发布标准),cOTN将OTN定义的接口进行通道化,有力支撑了MC-LB方案,与MC-LB一起完美地构建了IP网络与光网络之间的桥梁。
网络可靠性的提高
在大型的IP网络中,路由黑洞等隐患非常危险,很容易导致全网大面积震荡。由于此类故障的隐蔽性,故障排除异常困难,网络受影响的时间通常长达数小时甚至数十小时。2007年某运营商网络就发生了这种故障,时间长达10多个小时,而且影响的地域很广。
这种隐患伴随着IP路由机制与生俱来,越复杂的网络越难避免,隐患的触发机制基本相同,都是因为单点故障(比如端口失效、链路中断等)导致节点路由收敛,从而引发路由黑洞等隐患。鸡蛋不能全部放在一个篮子里,网络流量也是如此。MC-LB方案利用数据流量的多路径传送,在端口或者链路故障时,不需要路由收敛,隔离单点故障,不会诱发隐患,大大提高了网络的可靠性。
MC-LB的这种特性,使得在采用合适的网络架构后,即使是底层光网络发生故障,也不会影响上层IP网络数据流量的有效传送,不会导致IP网络的路由震荡。MC-LB方案大大提高了网络的可靠性,却并不需要部署额外的冗余资源,第一次实现了IP和光的真正协同组网。
组网效率的大幅提升
在路由器网络中,理想的组网方式是保证大流量节点之间的直连。原因是大量中转路由器的存在,不仅大大降低了路由器的营利性带宽,降低了投资收益,而且大幅降低了承载业务的质量,网络性能难以保障。
现有技术很难实现大中型IP网络的节点直连,受限因素主要来源于两个方面:一是路由器端口数有限;二是 光纤网络资源有限。以目前典型的骨干路由器为例,最多只能保证32个节点以10G速率网状连接(假设上下行端口各占50%)。如果采用cOTN与MC-LB技术,则网状连接的节点数根据业务最多可扩充8倍至256个节点,并且在光层网络中不需要新增任何端口与光纤资源。由此可见,cOTN与MC-LB技术可大幅提升网络效率。
MC-LB的组网效率还体现在对IP网络流量的均衡上,可以有效利用网络带宽,降低建设成本。一般来说,运营商的网络由于地域等因素,不同方向的业务差异较大,一些方向的流量很大从而导致带宽拥塞,另一些方向的流量很小从而出现带宽空闲。MC-LB方案通过流量均衡来化解业务不均衡导致的带宽浪费,利用空闲带宽承载拥塞方向的流量,从而提高网络效率。
投资收益的增加
当前,网络中两台路由器之间的连接,要求使用相同的物理端口。而真正的网络需求,由于网络层次的不同,路由器端口速率要求大不一样。接入层与汇聚层节点需要大量的GE和10GE端口,而骨干核心层则需要高速率的40G
POS/OTN端口。
由于连接需要,同一台路由器上的高低速率板卡往往混合配置。接入层节点配置高速率卡板,造成投资浪费;骨干层节点配置低速率卡板,降低槽位效率;维护需要配置所有高低速率备板,导致运维管理成本增加。
cOTN与MC-LB技术使得路由器之间以不同物理端口连接成为可能,接入层路由器以GE接口与骨干层路由器的40G
OTN接口直连,化解了现实需要与技术不足的矛盾,大大提升路由器连接的灵活性。cOTN与MC-LB技术使各层网络节点的配置端口归一化,降低了维护复杂程度与备件费用,提升了投资收益。
端到端的OAM
骨干网络往往跨越数千公里,设备级的运维管理远远不能满足端到端业务要求。在IP与光的骨干网络中,承载的业务跨越距离长,涉及设备的种类与数量多,因此链路故障的快速定位和有效保护显得更为重要。MC-LB方案通过cOTN技术,将光层OAM(Operation,Administration
and Maintenance)的优越性延伸到IP设备上,轻松实现了业务的端到端可管可控。网络故障逐段排查、多部门协作才能定位的历史将一去不复返。
网络融合的商业思维
通信行业已由高利润行业转变为竞争激烈的微利行业,网络运营的投资收益已成为最重要也是运营商最关心的话题。
迎合市场,成就用户
当前,很多运营商由于业务发展迅速,导致网络层次过多。由于网络架构的不合理,网络越扩容,非营利性带宽的比重越大。网络结构扁平化,减少中转端口数量,提升营利性带宽比率,已成为运营商网络优化工作的重心。
cOTN与MC-LB方案非常适用于网络结构改造,可以解决由于网络结构变化带来的连接方向增多、流量细化等问题。通过某运营商骨干网络的流量分析,我们得知,与普通方案相比,cOTN与MC-LB可使路由器与传输设备节省30-50%的端口数,大大降低运营商的建设成本。
海外有很多知名运营商以 VPN等高价值业务为主的精细化运营,同时又兼营Internet等其他业务。这类运营商的特点是将多种不同业务运营于同一张物理网络上,由于业务的属性不同,又需要根据业务来规划不同的网络架构。
cOTN与MC-LB的特点匹配了这种需求,能够实现逻辑网络与物理网络的分离,不同业务采用不同的路径来承载。很多运营商非常认可cOTN与MC-LB方案带来的价值,可以大大降低网络建设的TCO,并增强了网络的可维护性。

兼容并蓄,简单易用
FMC时代,由于网络融合和业务融合,网络设备互动更为紧密,各厂家的设备互联要求其技术的开放性和接口的标准性。因此,新技术的应用必须考虑现网的兼容、其他厂家设备的兼容等问题,以保护网络建设的投资,实现技术方案的平滑过渡。
cOTN与MC-LB方案通过路由器接口的通道化与光网络互动,对光设备没有任何新特性要求,只要满足OTN标准的光设备都可以与实施该方案的路由器连接,充分保证了光网络设备的开放性。
端口可灵活配置的特点,确保了新技术设备与其他厂家老设备的兼容。一方面,在采用MC-LB技术的路由器之间连接时,可以充分发挥该方案带来的价值;另一方面,对没有采用该技术的路由器又可以完全对接,实现兼容。
尽管MC-LB方案充分发挥了IP设备与光设备的协同优势,但却并不依赖于GMPLS等实现较为复杂的协议,同时该方案也适应未来网络的发展,一旦GMPLS成熟应用,将会利用其优势,增强灵活性和易操作性。
值得一提的是,IP网络是路由驱动的 智能网络,任何路由协议的改变都会对现有网络造成很大的影响,增加部署难度。而MC-LB技术是通过物理链路层的方法来实现的,不会对路由协议造成任何影响,因此非常容易在现有的IP网络上部署,不需要改变路由策略。
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