視頻、數(shù)據(jù)、云應(yīng)用等新業(yè)務(wù)類型的涌現(xiàn)，推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)的高速增長(zhǎng)，一方面直接導(dǎo)致了核心承載網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求迅速膨脹；另一方面新型ICT的增長(zhǎng)也會(huì)改變網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分布，逐漸從傳統(tǒng)的以流量匯聚為主，過渡到兼顧點(diǎn)到點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)直達(dá)，帶來了網(wǎng)絡(luò)收益趨緩、機(jī)房設(shè)備功耗和占地面積過大等諸多新的挑戰(zhàn)。日新月異的新技術(shù)（100G/OTN/ROADM等）應(yīng)運(yùn)而生，為核心傳送網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的解決方案；同時(shí)，為了提升傳送網(wǎng)絡(luò)的整體效率，如何在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中選擇合適的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架也是值得去思考和探討的。
對(duì)于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的優(yōu)化，上海貝爾阿爾卡特朗訊建議盡可能采取低層(如L1、L2)旁路高層(如L3)，光層旁路電層：對(duì)于業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，如果的確需要高層協(xié)議處理，則進(jìn)入路由器等高層設(shè)備，否則盡量在較低網(wǎng)絡(luò)層面實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)；對(duì)于大顆粒業(yè)務(wù)，盡量在光層就通過ROADM技術(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)，而較為零散的業(yè)務(wù)，可以通過OTN電交叉矩陣疏導(dǎo)歸并后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，從而達(dá)到優(yōu)化傳送帶寬效率的目的。
在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，往往除了業(yè)務(wù)終結(jié)的站點(diǎn)之外，對(duì)于大多數(shù)中間站點(diǎn)，僅僅需要對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行歸并疏導(dǎo)，目前網(wǎng)絡(luò)中存在的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)主要有以下幾種（見圖1），這些結(jié)構(gòu)在業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)體現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。
全路由交叉是比較傳統(tǒng)的方式，特別是在OTN矩陣沒有引入之前，轉(zhuǎn)發(fā)的業(yè)務(wù)需要通過路由器來處理，這種方式性價(jià)比最低，花費(fèi)了較高的設(shè)備成本但僅實(shí)現(xiàn)了最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)功能，此外還帶來了功耗、占地、操作難度等問題；
全OTN交叉將需要轉(zhuǎn)發(fā)的業(yè)務(wù)通過OTN矩陣疏導(dǎo)后直接傳送到相應(yīng)的線路上，只有必須通過路由器處理的業(yè)務(wù)才進(jìn)入到更高的網(wǎng)絡(luò)層面，這種節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)有效釋放了路由器上的巨大不必要的帶寬和成本壓力，并轉(zhuǎn)嫁到更經(jīng)濟(jì)的L2 OTN設(shè)備上。
圖 1 不同的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)
具備無色（Colorless）和無方向（Directionless）的新一代ROADM已經(jīng)為光交叉規(guī)模應(yīng)用提供了技術(shù)基礎(chǔ)。全光交叉就是在終結(jié)站點(diǎn)之間傳送時(shí)將業(yè)務(wù)封裝到單獨(dú)的波長(zhǎng)中，完全通過ROADM來實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)的調(diào)度保護(hù)等，這樣充分發(fā)揮了光交叉在成本、功耗和體積上的先天優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然，在端到端業(yè)務(wù)量較少的網(wǎng)絡(luò)初期，大管道波長(zhǎng)的利用率可能較低，初期投資較高。
光電混合交叉兼顧了光交叉的高效性和OTN交叉的靈活性，對(duì)于不同顆粒度的業(yè)務(wù)采取不同的策略，當(dāng)業(yè)務(wù)帶寬顆粒較大時(shí)，直接封裝到波長(zhǎng)中通過光交叉機(jī)制實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)；業(yè)務(wù)顆粒較小時(shí)，可以通過OTN矩陣來疏導(dǎo)歸并，提高波長(zhǎng)利用率，這樣網(wǎng)絡(luò)容量增長(zhǎng)過程中網(wǎng)絡(luò)整體成本和電矩陣容量都得到了更合理的均衡。
目前，現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中大多數(shù)的核心路由器，均采用匯聚收斂全網(wǎng)業(yè)務(wù)后再轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架(節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)1)，浪費(fèi)大量昂貴的路由器端口資源，并出現(xiàn)路由器集群的需求，導(dǎo)致更多的成本投入。這種現(xiàn)狀主要是由于缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)的、全局的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃，往往，不同的系統(tǒng)采用單獨(dú)的設(shè)計(jì)，從而無法實(shí)現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)層面間的融合與協(xié)作。
此外，隨著OTN網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了片面依賴OTN解決所有的業(yè)務(wù)傳送和追求OTN矩陣容量的現(xiàn)象。雖然OTN矩陣在初期調(diào)度上比較方便，但是隨著網(wǎng)絡(luò)容量增長(zhǎng)，部分網(wǎng)絡(luò)維護(hù)單位已經(jīng)意識(shí)到OTN矩陣?yán)寐适芟抻诮涌陬愋�、機(jī)房功耗過大、維護(hù)復(fù)雜、安全隱患等多方面問題，需結(jié)合高效直達(dá)的光層調(diào)度機(jī)制來完成大顆粒的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)。少數(shù)網(wǎng)絡(luò)中也存在OTN技術(shù)結(jié)合直達(dá)波長(zhǎng)的建設(shè)方式，其實(shí)是一種結(jié)合了人工預(yù)制波道的光電混合方式，但不利于城域核心網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)期發(fā)展。
為了驗(yàn)證以上幾種節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)成本的影響，我們假設(shè)了一個(gè)典型的城域核心傳送網(wǎng)模型，參考業(yè)界相對(duì)成本，模擬出5年內(nèi)隨著業(yè)務(wù)量增長(zhǎng)（每年按60%增長(zhǎng)）的網(wǎng)絡(luò)總體成本（包括CAPEX和OPEX）的變化情況。
在傳統(tǒng)的全路由交叉結(jié)構(gòu)下，當(dāng)路由器和DWDM平臺(tái)的接口向大管道波長(zhǎng)演進(jìn)時(shí)，由于每比特的傳送效率得到提高，第5年的100G部署網(wǎng)絡(luò)總成本比10G部署優(yōu)化約38%；相較路由器，全OTN交叉采用更低成本的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，其成本又節(jié)省了37%；對(duì)于全光交叉結(jié)構(gòu)，因?yàn)槌跗?00G波長(zhǎng)的填充率較低，因此初期網(wǎng)絡(luò)總成本較高，但隨著網(wǎng)絡(luò)容量增長(zhǎng)逐漸發(fā)揮出高性價(jià)比、綠色低耗的長(zhǎng)期優(yōu)勢(shì)，第5年100G純光交叉比100G全OTN交叉又進(jìn)一步節(jié)省了20%；100G光電混合交叉在整個(gè)5年期間體現(xiàn)出最為平穩(wěn)的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)（見圖2）。
圖 2 多種場(chǎng)景下的網(wǎng)絡(luò)總成本(TCO)比較
基于以上業(yè)務(wù)模型，如果將整網(wǎng)匯聚型業(yè)務(wù)量降低到原來的一半，意味著中間節(jié)點(diǎn)將承擔(dān)更多的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，引入高速率波長(zhǎng)和新的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)后，得到了相似的網(wǎng)絡(luò)成本對(duì)比結(jié)論。
以上兩組對(duì)比，意味著對(duì)于不同的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分布，通過引入高速率波長(zhǎng)和將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)盡可能轉(zhuǎn)向更低的網(wǎng)絡(luò)層面，可實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)總體成本明顯的優(yōu)化。
最后，我們還比較了不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的節(jié)點(diǎn)平均電矩陣容量變化。相較于全路由器交叉模式下路由器的容量，全OTN交叉模式下的路由器容量和OTN矩陣容量之和雖然更大，而網(wǎng)絡(luò)成本卻明顯優(yōu)化，這也再一次驗(yàn)證了OTN矩陣在業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)上的成本優(yōu)勢(shì)。而光電混合結(jié)構(gòu)下，OTN矩陣的增長(zhǎng)被明顯遏制，因此全網(wǎng)以最少的電矩陣總量實(shí)現(xiàn)幾乎同樣效果的業(yè)務(wù)調(diào)度功能（見圖3）。
圖 3 100G部署下不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)平均電矩陣容量
這說明合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以避免不必要的電矩陣堆疊，為優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)整體功耗、占地和維護(hù)復(fù)雜度的提供了有效的解決方案。
因此，面對(duì)骨干網(wǎng)帶寬的迅猛發(fā)展，需要具體分析業(yè)務(wù)特點(diǎn)，選擇合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，靈活高效結(jié)合L1/L2/L3技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光電聯(lián)動(dòng)，提升承載網(wǎng)絡(luò)效率，從而實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)的每比特傳送成本。
上海貝爾阿爾卡特朗訊OTN系列光、電交叉平臺(tái)采用統(tǒng)一的智能控制平面，可由設(shè)備自身實(shí)現(xiàn)光電層面的自由調(diào)度，使業(yè)務(wù)在最經(jīng)濟(jì)的層面進(jìn)行調(diào)度和傳送。同時(shí)，2009年率先在業(yè)界提出領(lǐng)先的CBT理念，可高效無縫聯(lián)動(dòng)路由器，能夠在IP/MPLS層（L3/L2）以最高效地方式處理流量，實(shí)現(xiàn)路由器與OTN設(shè)備之間的智能業(yè)務(wù)調(diào)度，極大的節(jié)約路由端口的帶寬，顯著降低運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)維復(fù)雜度和總體成本。
