承载网的统一调度和多层优化

当前大型运营商的骨干承载网主要由IP骨干网络和光传输骨干网络组成。IP网络负责数据分组的转发，而光传输网络负责大容量数据传输，为IP网络提供光通道。两张网络是分层规划和独立运维管理的。

　　IP数据流量已经占到承载网流量的绝大部分，特别是低价值Internet流量飞速增长。预测中国未来5年IP流量平均增长率大概是56%~80%，相当于IP网络容量需要增加10~20倍，增长速率超过摩尔定律。因此承载网的主要挑战是IP骨干网络越来越大的扩容压力，以及增量不增收的运营压力。

承载网多层优化的思路

    一些国外大型运营商研究发现，经过核心路由器的IP流量中，60%以上流量只需要路由器进行流量转发而无需IP层处理，大量路由器资源是被浪费了的。因此这些运营商认为如果能使IP中转流量不经过核心路由器的转发，即旁路核心路由器，能够有效降低IP网络的投入。

　　承载网多层优化是指通过统一调度IP网络和光网络的流量和通道，来优化承载网的传输能力和效率。它的一个主要功能是能够实现上述的旁路中转核心路由器，将一些IP流量旁路到光层来传输。统一调度的主要目的是将IP网络的LSP（标签交换路径）和光网络的光通道统一调度匹配，将IP流量调度到光通道上，旁路掉中转核心路由器，直接将IP流量转发给目的地路由器。

　　另外，承载网多层优化在OAM和网络保护方面也能提高承载网的整体性能。

承载网多层优化方案

    承载网多层优化的体系架构如图1所示，规划工具系统统一（静态或动态地）计算IP网络和光网络的LSP通道，然后通过（网管系统）静态配置或（GMPLS信令）动态配置方式建立IP LSP和光通道（光层LSP），并将两个通道进行匹配联系，这样IP LSP就可以通过光通道直接将IP流量传输到目的路由器，而不需要经过中间的核心路由器进行MPLS的标签交换来转发了。

　　为了实现IP网络和光网络的统一调度，需要解决以下几个关键技术问题。

• IP网络和光网络的控制面信令互通问题
  
  　　IP网络当前主要采用基于MPLS-TE的控制面，而光网络采用基于GMPLS控制面。如何使两个网络的控制层面进行信息和信令互通来满足统一调度的需要？现在的主流方案是采用GMPLS作为承载网的统一控制面，采用GMPLS叠加模型，通过GMPLS UNI来完成两个网络的信令交互，可以通过一次GMPLS呼叫来完成IP LSP和光层LSP的建立和匹配。
  
• IP网络和光网络的LSPs规划和计算问题
  
  　　如何规划出IP网络和光网络的所有LSPs路径并满足带宽要求？如何做到IP网络和光网络的网络资源应用最大化，即LSPs的全局优化？
  
  　　在IP网络上部署MPLS-TE流量工程时，一般都采用独立集中式的规划工具系统，进行全网的LSP带宽规划和资源全局优化。IETF标准化了路径计算功能体以及它和其他设备的通信方式，定义了路径计算单元PCE （Path Computation Element)。当前，主流方案是部署独立集中式PCE，支持LSP的动态实时计算，作为规划工具系统中的一个核心部件。
  
• 光网络的通道粒度和匹配问题
  
  　　光网络的通道粒度是否能匹配上IP网络的LSP带宽要求？如何将IP网络的LSP和光网络的光通道进行匹配？
  
  　　光传输网主要负责大容量的数据传输，因此光通道的带宽粒度比较大。光通道可以分为两种：波长级光通道和子波长级光通道。IP LSP和光通道匹配方式主要有3种：波长方式、VLAN方式和通道化OTN方式。

如何部署承载网多层优化

　　承载网多层优化解决方案的部署原则是，根据运营商的实际承载网网络架构和网络管理体系，分阶段和有针对性地部署；尽量少改动当前的网络运营系统和网络设备配置。在开始阶段，尽量减少对IP网络的影响，强化实现光网络承载IP流量的能力，即重点实现光网络旁路承载IP流量的能力。

　　一个基于国内运营商网络模型的承载网多层优化部署方案示例如图2所示。

　　城域网间IP流量原先是经由城域网核心路由器，通过国干IP网上的核心路由器中转来传输的。

　　承载网多层优化方案中，城域网核心路由器直连国干光网络上的OTN设备，城域网核心路由器间建立旁路直连通道。 这样，两个城域网间的IP流量就不需要经过国干IP网络，通过旁路直连通道直接传输了。

    该方案对IP网络的影响很小，对于城域核心路由器，部署前后端口总带宽变化不大，对于国干网核心路由器，少了被旁路掉的IP流量，减轻了扩容压力。

统一调度和多层优化是运营商承载网的一个演进方向

　　承载网多层优化通过统一调度IP网络和光网络，将大量IP流量旁路到光层来传输，来优化承载网的传输能力和效率。它为运营商骨干承载网的演进提供了一个新的思路和方案。

　　通过将IP网络的协议和控制技术进行扩展应用到光网络，光网络变得和IP网络一样“智能”，使两个网络的统一控制和调度优化成为可能。承载网多层优化方案在技术和标准上已经基本成熟，这也意味着光传输网和IP网的管理和运营有融合的趋势。但该方案的部署和运营商的网络架构和运维管理体系相关，中兴通讯愿意和运营商一起来进行实践和探索。