探索IP+光協(xié)同的運維策略

為了適應IP骨干網(wǎng)絡(luò )的快速發(fā)展，“IP+光協(xié)同”技術(shù)應運而生。與此同時(shí)，IP骨干網(wǎng)的運維也出現了新的挑戰。

根據我們的統計預測，IP流量的增長(cháng)速度為18個(gè)月增長(cháng)3倍，已經(jīng)超過(guò)了摩爾定律的速度，我們稱(chēng)之為“后摩爾時(shí)代”。流量的增長(cháng)主要受視頻等寬帶業(yè)務(wù)的驅動(dòng)。如中國電信的163骨干網(wǎng)，由于流量增長(cháng)迅速，每年都需要對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行擴容。傳統的擴容方式主要通過(guò)增加網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò )層次來(lái)實(shí)現，這會(huì )帶來(lái)CAPEX和OPEX的飆升。在收入增長(cháng)緩慢的情況下，運營(yíng)商的利潤空間將日益降低。

為了獲得合理的帶寬成本，IP骨干網(wǎng)絡(luò )架構要向扁平化、全互聯(lián)演進(jìn)。從技術(shù)發(fā)展的趨勢來(lái)看，IP層和光層在不斷地融合，經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段。第一個(gè)階段是IP over DWDM，第二個(gè)階段是IP over OTN，第三個(gè)階段是IP over OTN/ASON，第四個(gè)階段稱(chēng)之為“IP+光協(xié)同”，其主要特征是通過(guò)UNI實(shí)現IP層和傳送層的互通，并進(jìn)行多層網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)化，以獲得合理的網(wǎng)絡(luò )建設成本和帶寬成本，從而應對后摩爾時(shí)代的挑戰。

“IP+光協(xié)同”對運維提出新挑戰

“IP+光協(xié)同”可以概括為流量協(xié)同、保護協(xié)同、運維協(xié)同。流量協(xié)同也就是多層網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化，指跨IP和傳送層的聯(lián)合優(yōu)化，通過(guò)物理端口或cOTN/VLAN子接口等方式，將λ或ODUk級別的業(yè)務(wù)Bypass到相對便宜的傳送層傳輸。保護協(xié)同指增強IP和傳送網(wǎng)在保護上的配合，提高網(wǎng)絡(luò )的可靠性。運維協(xié)同通過(guò)網(wǎng)管，在整個(gè)骨干網(wǎng)進(jìn)行端到端多層網(wǎng)絡(luò )規劃、網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化、業(yè)務(wù)發(fā)放和監控排障，提高運維效率。同時(shí)，運維協(xié)同也是實(shí)現流量協(xié)同和保護協(xié)同的有效手段，使GMPLS-UNI接口和PCE實(shí)現IP層和光層的更好配合。管理系統的有效協(xié)同能最大程度降低運營(yíng)商的TCO。

從上述三個(gè)方面來(lái)看，“IP+光協(xié)同”對運維提出了一些新的挑戰。

挑戰一：跨層網(wǎng)絡(luò )流量和保護規劃的困難

統計數據顯示，核心路由器有50%以上的流量都是穿通流量。隨著(zhù)流量增長(cháng)，路由器不斷擴容，會(huì )產(chǎn)生高昂的擴容成本。我們知道，同等級速率情況下，DWDM/OTN比IP(路由器)便宜。因此，流量?jì)?yōu)化的基本思路是：大顆粒業(yè)務(wù)直接通過(guò)傳送層(DWDM/OTN)進(jìn)行傳送，稱(chēng)作Offload或Bypass；小顆粒業(yè)務(wù)仍由路由器承載，進(jìn)行統計復用。Bypass利用較便宜的波分設備，緩解核心路由器的擴容壓力，并且減少業(yè)務(wù)轉發(fā)的跳數。這樣既降低了整網(wǎng)成本，又提高了業(yè)務(wù)質(zhì)量。

要實(shí)現以Bypass為主的智能網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化，需要解決跨層網(wǎng)絡(luò )規劃的三個(gè)問(wèn)題。其一是多層次映射問(wèn)題，由于業(yè)務(wù)映射層次多，涵蓋IP/MPLS、ODUk、WDM，跨層規劃要滿(mǎn)足各個(gè)層次的性能、可靠性要求，并盡量降低對整體帶寬的需求。其二是多層保護及路由代價(jià)問(wèn)題，一個(gè)光層故障可能導致IP層的多個(gè)故障，跨層規劃必須保證IP層鏈路SRLG(Sharing Risk Link Group)分離；因為IP層、光層分別都有業(yè)務(wù)保護，還需要規避目前網(wǎng)絡(luò )上存在的大量多層冗余保護。其三是光層流量疏導問(wèn)題，跨層規劃時(shí)要考慮通過(guò)成本相對較低的光層，對IP層流量進(jìn)行分流，使骨干網(wǎng)整體成本降低。

挑戰二：跨層業(yè)務(wù)開(kāi)通和部署效率低

業(yè)務(wù)開(kāi)通的大致過(guò)程是：新增業(yè)務(wù)或業(yè)務(wù)擴容帶寬不夠時(shí)，路由器通過(guò)GMPLS-UNI向傳輸設備發(fā)起請求；傳送層如果資源足夠，則自動(dòng)建立連接。

這個(gè)過(guò)程需要解決兩個(gè)問(wèn)題。首先，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的管理和業(yè)務(wù)開(kāi)通至少涉及傳送運維部門(mén)、數據運維部門(mén)、網(wǎng)絡(luò )監控部門(mén)或網(wǎng)絡(luò )維護部門(mén)，需要構建統一的管理系統，實(shí)現各部門(mén)間高效配合，減少人為失誤，保證信息的準確傳遞和同步。其次，IP網(wǎng)絡(luò )配置復雜，“IP+光協(xié)同”使復雜度進(jìn)一步提升，需要有效提升配置和管理效率。

挑戰三：根源告警淹沒(méi)在大量衍生告警中，難以快速排障

根據歐洲某大型運營(yíng)商實(shí)際網(wǎng)絡(luò )運維統計數據，傳輸層的故障會(huì )導致路由器層產(chǎn)生約10倍的告警，面對這些海量的告警，運營(yíng)商對網(wǎng)絡(luò )故障的定位幾乎無(wú)從下手。但在通常情況下，海量的告警信息中只有部分是根源告警。所以這里需要解決的問(wèn)題，是如何通過(guò)統一的告警數據庫，以及自動(dòng)的告警關(guān)聯(lián)分析，屏蔽次要、低級告警，快速定位網(wǎng)絡(luò )故障，提升運維效率。

華為在“IP+光協(xié)同”運維領(lǐng)域積極探索

面對上述諸多“IP+光協(xié)同”運維問(wèn)題，業(yè)界各方一直在尋求解決的辦法，華為也通過(guò)在“IP+光”領(lǐng)域的長(cháng)期積累與發(fā)展，對整體運維解決方案進(jìn)行積極的探索，并卓有成效。

跨層網(wǎng)絡(luò )規劃從手動(dòng)到自動(dòng)，達成流量協(xié)同和保護協(xié)同

我們認為多層網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化以Bypass為主，其演進(jìn)遵循“手動(dòng)－半自動(dòng)－智能”優(yōu)化的進(jìn)程。

手動(dòng)優(yōu)化基于物理端口，波長(cháng)級別的傳統設備即可支持。由于手動(dòng)優(yōu)化比較復雜，運維人員需要根據經(jīng)驗，找出穿通流量的關(guān)鍵節點(diǎn)，調整業(yè)務(wù)配置。物理端口的多層手動(dòng)優(yōu)化只適合大流量的場(chǎng)景，難以做到精確調整，并且效率和準確度較低。

半自動(dòng)優(yōu)化通過(guò)流量監控和離線(xiàn)的多層優(yōu)化工具，簡(jiǎn)化手動(dòng)規劃的復雜性，提高準確度；基于子接口的多層優(yōu)化可以滿(mǎn)足更多場(chǎng)景的需要。GMPLS-UNI是IP層與光層互動(dòng)的關(guān)鍵接口，在這個(gè)階段也會(huì )實(shí)現。半自動(dòng)優(yōu)化包含兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，即流量監控和多層優(yōu)化工具，以及通過(guò)路由器和波分設備實(shí)現GMPLS-UNI。

智能多層優(yōu)化是一個(gè)遠期的目標，能全自動(dòng)、實(shí)時(shí)進(jìn)行多層網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化，需要有Bypass服務(wù)器和多層PCE支持。此外，標準工作還有待完善。

華為已發(fā)布“IP+光”的多層規劃工具M(jìn)L-NPT(Multi-Layer Network Planning Tool)。該工具可根據不同的優(yōu)化原則和用戶(hù)策略，通過(guò)先進(jìn)的算法，自動(dòng)對IP層和傳送網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合規劃，輸出最優(yōu)路由、網(wǎng)絡(luò )總成本、每一網(wǎng)絡(luò )層的成本、節點(diǎn)的成本或波長(cháng)的部署情況，幫助運營(yíng)商用更低成本的設備，提供更高的網(wǎng)絡(luò )帶寬和性能，并能通過(guò)SRLG，達到IP層和光層的協(xié)同保護。

IP層和光層統一管理，協(xié)同運維

統一管理是把網(wǎng)絡(luò )管理相關(guān)部門(mén)使用的系統進(jìn)行整合，構建統一的網(wǎng)管系統，實(shí)現高效配合，從而達成快速業(yè)務(wù)開(kāi)通、網(wǎng)絡(luò )監控和故障處理。當IP層業(yè)務(wù)出現故障時(shí)，統一網(wǎng)管可逐層展開(kāi)路由，查看下層的波分業(yè)務(wù)和光纖路由信息，通過(guò)各層業(yè)務(wù)的告警顯示信息，定位到出現問(wèn)題的層次和路由段。

另外，實(shí)現IP層和光層設備的OAM互通(Y.1731、802.1ag、802.3ah、802.3ba、802.3ae)以后，統一網(wǎng)管還可以在IP層直接發(fā)起OAM測試診斷，自動(dòng)定位出故障點(diǎn)。

統一網(wǎng)管的設計人員分析光層和IP層告警之間的關(guān)系，整理告警的相關(guān)性規則，把這些規則輸入網(wǎng)管。統一網(wǎng)管根據這些規則，對網(wǎng)絡(luò )中海量的告警進(jìn)行自動(dòng)歸類(lèi)整理，呈現告警之間的“根源-衍生”關(guān)系。這樣就可以將大量的衍生告警屏蔽掉，網(wǎng)絡(luò )監控人員只需關(guān)注并處理其中的根源告警，快速排除網(wǎng)絡(luò )故障。

華為U2000網(wǎng)管可統一管理接入層、傳輸層和IP路由器，實(shí)現IP層和光層的業(yè)務(wù)快速開(kāi)通和部署。U2000提供可視化業(yè)務(wù)管理，支持預配置和業(yè)務(wù)配置模版，提高配置效率，提供跨層拓撲顯示，以及IP層和光層間告警關(guān)聯(lián)查詢(xún)的能力。

應用和展望

2009年，華為與Vodafone集團在英國啟動(dòng)IPOptical融合聯(lián)合創(chuàng )新項目。2010年后，該項目轉化為Vodafone集團戰略項目MLO(Multi Layer Optimization)，并增加了如何低成本解決IP Backbone網(wǎng)絡(luò )抗兩次斷纖保護的訴求。至今，MLO項目共完成5個(gè)階段的POC測試，分別對解決方案中的關(guān)鍵技術(shù)和方案進(jìn)行了可行性驗證，包括VLAN子端口Bypass、ODUFlex、GMPLS-UNI、PCE、多層規劃工具以及Unified OAM。

經(jīng)過(guò)測試U2000可視化業(yè)務(wù)管理、跨層業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)和根因告警分析等功能，以及多層網(wǎng)絡(luò )規劃工具M(jìn)L-NPT，Vodafone認為華為U2000統一平臺為跨層運維提供了更大的可行性，并給予了高度認可和贊賞，希望首先嘗試在故障定位方面由一個(gè)團隊運維，以此來(lái)提升運維效率、降低成本。

在未來(lái)，“IP+光”運維將朝著(zhù)更智能的方向發(fā)展，實(shí)時(shí)多層網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化、全自動(dòng)跨層關(guān)聯(lián)故障定位等新技術(shù)將會(huì )不斷涌現。隨著(zhù)IP RAN/寬帶承載業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，“IP+光”的模式將逐漸從骨干走向城域。華為也將持續在“IP+光”運維新技術(shù)領(lǐng)域探索，并在標準化的進(jìn)程中貢獻力量。