中國的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)流量增長迅猛，每18個月增長3倍。而集成電路上可容納的晶體管數(shù)目每18個月增加一倍，因此，流量增長的速度超過了受摩爾定律限制的路由器的發(fā)展速度，骨干網(wǎng)由此進入后摩爾時代... 文/蔡濤 王凱
后摩爾時代的骨干網(wǎng)，面臨著巨大的擴容壓力，這是運營商面臨的第一道坎；骨干網(wǎng)容量擴大后，一旦發(fā)生故障，影響會更加廣泛，可靠性成為第二道坎；此外，網(wǎng)絡(luò)不斷擴容帶來運維的復(fù)雜度增加。運營商應(yīng)該如何邁過這三道坎？
流量激增，擴容壓力大
視頻等寬帶業(yè)務(wù)的開展，使用戶對于互聯(lián)網(wǎng)帶寬的需求持續(xù)增長，骨干網(wǎng)容量的壓力日益顯著。然而，運營商擴容骨干網(wǎng)的投資是一筆不菲的數(shù)目。同時，每兆比特的ARPU值不斷下降已成為趨勢，而一部分互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用甚至分流現(xiàn)有電信業(yè)務(wù)的利潤，這讓運營商無法有足夠的投資動力。
如何減少骨干網(wǎng)的擴容壓力呢？提升節(jié)點能力、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、對網(wǎng)絡(luò)進行多層協(xié)同規(guī)劃，或許是可行的措施和選擇。
提升節(jié)點能力
最傳統(tǒng)且直接的網(wǎng)絡(luò)擴容方式，是升級端口速率、提高設(shè)備容量。目前40G已經(jīng)開始商用，隨著業(yè)務(wù)流量的繼續(xù)增長，100G也逐漸成為業(yè)界關(guān)注的熱點。端口速率的升級必然要求設(shè)備容量提升，T比特級的路由器和OTN設(shè)備應(yīng)運而生。然而，上述的擴容方式會導(dǎo)致核心節(jié)點容量壓力大、成本高。因此，運營商除了提升節(jié)點能力之外，還要從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化的角度，考慮擴大骨干網(wǎng)容量。
優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
傳統(tǒng)的層次化網(wǎng)絡(luò)是一種比較經(jīng)濟的建網(wǎng)模式。網(wǎng)絡(luò)流量小的時候，路由器可以通過統(tǒng)計復(fù)用的方式，實現(xiàn)流量的收斂，并解決全互聯(lián)帶來的擴展性問題。然而隨著網(wǎng)絡(luò)流量的增長，核心路由器面臨頻繁擴容的壓力，從而制約網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。而且在骨干網(wǎng)中，有50%以上的流量是中轉(zhuǎn)流量。該流量經(jīng)過多次路由器轉(zhuǎn)發(fā)，消耗了大量昂貴的路由器端口，層次化的建網(wǎng)模式將不再經(jīng)濟。
當(dāng)兩個路由器之間的流量接近鏈路帶寬時，再通過中間的路由器收斂是沒有意義的，因此可以采用路由器之間直連的方式。當(dāng)中間的匯聚路由器被取代后，網(wǎng)絡(luò)的層次就減少了。當(dāng)骨干網(wǎng)的路由器之間只有一跳的時候，網(wǎng)絡(luò)就實現(xiàn)了徹底的扁平化。
打個比方，在層次化網(wǎng)絡(luò)中，業(yè)務(wù)流量在路由器上是逐跳轉(zhuǎn)發(fā)的，每個報文的轉(zhuǎn)發(fā)就像十字路口的車輛按照紅綠燈指示調(diào)度，流量小的時候有較好的性能。而路由器之間通過光層建立的直連鏈路，就像是立交橋，沒有紅綠燈的存在，可以實現(xiàn)大顆粒業(yè)務(wù)的快速調(diào)度，即使流量大，也能保證較好的性能。
路由器之間直連，簡化了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，減少了擴容壓力，節(jié)省了互聯(lián)成本，增強了網(wǎng)絡(luò)的擴展性，并減小了網(wǎng)絡(luò)時延及抖動，提高了業(yè)務(wù)質(zhì)量。
以中國電信的ChinaNet骨干網(wǎng)為例，將其流量大的接入節(jié)點（比如湖南）逐步提升為類核心點的扁平化進程已經(jīng)顯現(xiàn)出明顯的經(jīng)濟效益。2010年已完成從9個核心節(jié)點到15個節(jié)點的擴展，未來將會擴展更多的類核節(jié)點，逐漸向扁平化的骨干網(wǎng)演進。
多層協(xié)同規(guī)劃
流量的增長要求網(wǎng)絡(luò)向扁平化演進，如何有步驟高效地演進呢？
ChinaNet骨干網(wǎng)的扁平化是基于人的觀測和經(jīng)驗。為了提高準(zhǔn)確性和效率，業(yè)界目前關(guān)注通過多層規(guī)劃的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)扁平化部署。運營商在網(wǎng)絡(luò)部署或網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時，根據(jù)多層規(guī)劃工具的結(jié)果，在路由器之間建立直連鏈路。
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是逐層規(guī)劃，路由器網(wǎng)絡(luò)和傳輸網(wǎng)絡(luò)是分別規(guī)劃的。由于互通的信息有限，導(dǎo)致全網(wǎng)規(guī)劃的結(jié)果不是最經(jīng)濟的。另外，有些運營商認為，在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)盡量減少昂貴的路由器端口的使用。一方面，是由于路由器的成本比較高；另一方面，并不是所有的流量都需要經(jīng)過核心路由器處理，通過在邊緣路由器之間建立直達鏈路，可以減少核心路由器的端口，從而節(jié)省設(shè)備成本。
多層規(guī)劃就是把路由器網(wǎng)絡(luò)和傳輸網(wǎng)絡(luò)同時進行規(guī)劃，這樣可以在網(wǎng)絡(luò)中合理地配置資源，小顆粒業(yè)務(wù)通過核心路由器調(diào)度，利用統(tǒng)計復(fù)用提升效率，大顆粒業(yè)務(wù)在光層直接傳送，從而提升整網(wǎng)的效率。通過多層規(guī)劃工具來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)扁平化的部署，比基于經(jīng)驗的方式更準(zhǔn)確、更高效，并支持網(wǎng)絡(luò)的逐步演進。同時，多層規(guī)劃工具能夠有效地支撐整網(wǎng)TCO分析，并通過增量規(guī)劃簡化擴容的復(fù)雜度。
以某運營商的骨干網(wǎng)為例。該骨干網(wǎng)由106個節(jié)點構(gòu)成，其中包括20個核心節(jié)點，86個匯接節(jié)點。假設(shè)節(jié)點間的波長帶寬都是10G，業(yè)務(wù)矩陣按照每年60%遞增速度考慮，隨著流量的增加，扁平化建網(wǎng)和層次化建網(wǎng)的成本差越來越大，到第八年時，扁平化建網(wǎng)的成本只有層次化建網(wǎng)的61.62%。通過多層規(guī)劃工具，原來需要幾個月才能完成的規(guī)劃任務(wù)可以在幾天內(nèi)完成。
由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃有一定的周期，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有很強的突發(fā)性，因此網(wǎng)絡(luò)存在動態(tài)規(guī)劃的需求。動態(tài)規(guī)劃需要增加流量檢測、多層PCE、Bypass服務(wù)器等，存在大量標(biāo)準(zhǔn)化的工作，還比較遙遠。而結(jié)合流量檢測和網(wǎng)管操作的半自動網(wǎng)絡(luò)扁平化方式，是一種比較可行的選擇。
故障波及范圍廣，影響客戶忠誠度
40G已經(jīng)開始商用，40G鏈路上承載著成千上萬的業(yè)務(wù)，鏈路故障將影響眾多的業(yè)務(wù)，客戶的忠誠度由此大打折扣。如何提升骨干網(wǎng)的可靠性，是運營商面臨的又一挑戰(zhàn)。
隨著路由器故障恢復(fù)和保護技術(shù)的不斷發(fā)展，理論上路由器已能實現(xiàn)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時對業(yè)務(wù)的保護。但是在實際部署時，由于傳輸資源受限而難以配置快速保護恢復(fù)的路徑，并且在傳輸鏈路故障時，會引起路由層面的大量告警及路由振蕩，對路由器沖擊很大。
ASON通過光層的快速重路由可以解決傳送網(wǎng)的多點故障，但是缺少和路由器的配合，可能存在保護不成功或多重保護的情況。若通過GMPLS UNI接口和路由器配合，可以實現(xiàn)多層網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同保護，一方面可以加快業(yè)務(wù)的保護速度，另一方面可以節(jié)省過多的保護資源。另外，在進行多層的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，通過共享風(fēng)險鏈路組的約束，可以提高骨干網(wǎng)的可靠性。
運維難，海量告警故障難排除
假設(shè)一個運營商每天在波分層面的告警有6千多個，而到了路由器層面，告警將成倍遞增，變成2萬多個。如此海量的告警導(dǎo)致根源告警被淹沒，快速及時找到告警根源將變得非常困難。這是因為一個傳送層的告警通常會在IP層產(chǎn)生10倍以上的告警，而且IP網(wǎng)和傳送網(wǎng)是由不同的部門管理維護，很難知道IP層和傳送層之間的承載關(guān)系，以及IP層和傳送層之間告警的關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過IP和光層的協(xié)同運維，以及一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，可以方便地維護IP和光層的承載關(guān)系及告警的關(guān)聯(lián)關(guān)系，能夠屏蔽掉大量的衍生告警，快速地找到根源告警，將故障定位時間由幾個小時縮短到幾分鐘。
通過統(tǒng)一網(wǎng)管及GMPLS UNI，又可以實現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速部署，將業(yè)務(wù)開通的時間由數(shù)月縮短到幾天，從而更快地響應(yīng)客戶、贏得市場。
綜上所述，在流量以超摩爾定律增長的情況下，不僅需要提升單節(jié)點的能力，而且還要從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的角度優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)；在扁平化架構(gòu)的趨勢下，IP和光多層協(xié)同規(guī)劃工具可以指導(dǎo)扁平化網(wǎng)絡(luò)的部署，提升網(wǎng)絡(luò)的效率，降低網(wǎng)絡(luò)成本；而多層協(xié)同的保護和運維則大幅提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性和運維的效率，降低運維成本。因此IP和光在流量、保護、運維方面的協(xié)同，是應(yīng)對后摩爾時代骨干網(wǎng)挑戰(zhàn)的最佳選擇。
