1、傳輸網和IP承載網的演進與融合摘要本文首先指出了現有傳輸網和IP承載網存在的問題并分析了其根源，然后剖析了傳輸 網和IP承載網的技術發展趨勢和演進方向。重點闡述了傳輸網和IP承載網融合的基本思路， 分析了融合中的關鍵問題，并從骨干網和城域網兩個層面探討了具體融合的方式和特點。1、引言隨著IT技術和通信技術的迅速發展，互聯網應用的不斷深入，基于IP的數據業務正在 成為主流。目前已有的傳輸網在承載語音業務的同時，或多或少地都需要為數據業務提供 “管道”，而主要為數據業務服務而建設的IP承載網更是當仁不讓。由于傳輸網和IP承載 網在當今運營商網絡中占據了很大的比重，因此，以提升網絡運營效率為目的，深

2、入研究傳 輸網、IP承載網的演進以及融合，平滑推進其從獨立分離、層級繁多的傳統網絡向以客戶 為中心、功能融合、架構扁平、對客戶和業務可控可管的下一代網絡演進成了共同關注的話 題。2、現有傳輸網和IP承載網存在的問題2.1傳輸網存在的問題（1）WDM系統無法有效保護IP鏈路目前IP數據包主要以兩種方式在WDM系統上傳輸，一種是直接以10Gbit/s或者 2.5Gbit/s在波長上承載，另一種是多個IP網2.5Gbit/s信號通過TMUX （子速率復用器） 整合在一個波長上傳輸。由于WDM系統在鏈路上仍是點到點系統，無法提供光層保護，因此 直接承載在WDM系統上的IP信號在物理層面是沒有保護的。當

3、系統出現故障時，理論上IP可以重新選路，可是由于IP業務具有突發性的特點，很 難保證鏈路的輕載。如果發生故障，業務無法全部倒換到另一條鏈路上（特別是在鏈路不均 衡，負載不平均的情況下），所以依靠IP網本身負荷分擔的保護機制難以滿足IP網的安全 可靠性。另外，單純依靠傳輸網的不斷擴容和提供冗余通道來對IP鏈路提供保護，會造成傳輸 資源的大量浪費。（2）環網帶寬利用率低，跨環節點成為業務調度的瓶頸核心節點特別是跨環節點的業務量越來越大，大量的業務轉接由多套ADM （分插復用） 設備之間通過ODF/DDF（光纖配線架/數字配線架）互聯來實現。電路調配由人工完成，效 率低。許多物理光纜環都層疊了多個S

4、DH（同步數字系列）環，使得傳輸網絡結構比較復雜， 設備數量和種類繁多，增加了網絡維護的成本和難度。在業務量不斷增多的情況下，所有業務都利用環網進行保護，需要一半的保護容量；跨 環業務需要經過多個環轉接，每個環都要做相應的保護，導致過多占用環內帶寬資源。SDH環網僅具有單點故障恢復能力，一旦出現多處斷纖，將導致SDH環網不能對業務進 行有效的保護，網絡生存性不高。環網的網絡擴展能力差，升級能力有限，當納入新的節點和升級某一段的容量時，需要 整個環網配合實現，不利于今后的網絡發展。（3）網絡保護機制單一，無法提供層次化服務在以多個環網互聯為主的網絡結構情況下，城域傳輸網提供的業務保護類型僅為環網

5、保 護和不保護兩種，恢復時間也只有小于50ms 一種。在城域網內難以根據業務類型和客戶需求提供層次化、差異化服務，進而不能根據提供 服務的不同等級來確定不同的資費。收費模式單一可能會造成潛在用戶的流失。2.2IP承載網存在的問題對于交換型城域網，首先存在二層交換網絡規模過大，網絡結構不清晰，設備級聯數偏 多等問題。一旦STP（生成樹協議）計算出現差錯，會導致較大范圍內網絡的不穩定；其次 是旁掛式BRAS （寬帶遠程接入服務器）會降低網絡的可靠性和效率；另外，常見的光纖直 連方式組網導致光纖浪費嚴重，業務端口壓力也大。對于路由型城域網，主要通過路由器上的POS接口與傳輸設備相連，在這種方式下，S

6、DH 是以鏈路方式來支持IP網的，沒有從本質上提高IP網的性能，并且與以太網口相比，POS 接口非常昂貴。普通客戶與商業客戶共用接入設備，無法提供差異化服務，無法對不同的業務實施不同 的QoS策略，難以保障在突發事件發生時高等級業務的質量。網絡管理和業務控制相對分散。目前城域網的業務管理尚未形成完整的管理體系，也缺 乏有效的監控手段，無法達到對用戶和業務的細分管理，無法做到面向業務的聯動。2.3兩網分離存在的問題傳輸網與IP承載網的分離存在以下幾個問題。浪費物理資源，沒有真正提高業務的生存性。傳輸和承載相互隔離，傳輸層只是提供 物理通道，承載層也沒有根據物理層優化其網絡，傳送效率低，網絡層次復

7、雜。可擴展性差，一旦引入新的寬帶業務或業務需求矩陣發生變化，則需要對網絡進行較 大的修改，十分不靈活。隨著數據業務成為主導，多個重疊分離的業務網將導致高初始成本和運行成本以及費 時耗力的業務提供，分離的決策和預算阻礙了不同網絡之間的融合。從整體和長遠的角度看， 分離的網絡發展模式的代價將越來越高。3、傳輸網和IP承載網的演進3.1傳輸網、IP承載網技術和應用發展趨勢分析傳輸網和IP承載網的演進，必須要了解支撐傳輸網和IP承載網的相關技術（平臺） 的發展和組網應用趨勢，應該說，是這些技術和組網應用影響著傳輸網和IP承載網的演進 方向。3.1.1SDH/MSTP的技術、組網和應用發展趨勢（1）技術

8、發展趨勢MSTP （多業務傳送平臺）已成為各運營商近期在城域傳輸網上采用的主要技術。未來 MSTP設備將在支持虛級聯、GFP （通用成幀規程）、LCAS （鏈路容量調節方案）和支持以太 網匯聚功能等方面繼續增強，以提高網絡對數據業務靈活有效支撐的能力，并實現不同廠商 設備的互聯互通。SDH/MSTP趨向提供更高速率的接口，如40Gbit/s光接口。MSTP設備的數 據功能將進一步得到加強，包括引入RPR （彈性分組環）機制，對MPLS （多協議標簽交換） 的支持等。（2）組網與應用發展趨勢MSTP的組網將結合數據網（尤其是IP網）的建設統籌考慮。在核心層和匯聚層，傳輸 網和數據網目前仍以分別組

9、網為主，將MSTP作為IP城域網的承載鏈路；在接入層，將向統 一組網的方向發展，以傳輸與數據設備的融合為主。應用上，MSTP將在提供高質量和高安 全性的以太網專線業務以及降低網絡建設和運維成本上發揮作用。例如以一臺MSTP設備實 現TDM、以太網和ATM業務的統一匯聚和接入。3.1.2WDM的技術、組網和應用發展趨勢（1）技術發展趨勢隨著光間插復用器、高性能復用/解復用器和光功率控制等技術的提高，WDM系統的頻 帶間隔將從原來的200GHz、100GHz減小到50GHz、25 GHz。ULH WDM逐漸成為骨干傳輸網組 網的主流技術，尤其是超長距WDM與可靈活上下波長通道的OADM （光分插復

10、用設備）的混 合使用，使得該應用方式在初期投資、擴容以及運營維護方面有著明顯的優勢。OADM環網 技術將逐步在城域傳輸網和省內骨干網中普及。（2）組網與應用發展趨勢單波長的傳輸速率繼續提高，主要是NX40Gbit/sWDM系統的發展。同時考慮40Gbit/s 與10 Gbit/s的混傳。從節約網絡成本出發，對于目前的10 Gbit/s WDM系統，在不進行大 的系統配置改動情況下，運營商考慮將某些波長提速到40 Gbit/s進行傳輸。城域WDM技術將在光纖資源緊張且新鋪光纜成本太高的情況下被采用。其中，DWDM （密集波 分復用）適用于城域網的核心層，CWDM（粗波分復用）技術將在城域網接入層

11、和故障搶修等 應用場合發揮作用。3.1.3ASON的技術、組網和應用發展趨勢（1）技術發展趨勢完善NNI （網絡一網絡接口）、UNI （用戶一網絡接口）等接口和相關協議的標準化， 實現不同廠商設備間的互聯互通，以利于設備選擇和網絡建設ASON控制平面與MSTP技術 的結合使ASON向支持多業務的方向發展。（2）組網與應用發展趨勢開發基于ASON的新業務和應用，如OVPN （光虛擬專用網）、組播和按需帶寬分配等業 務。研究ASON對IP網的承載方案和互聯方式，優化IP網的性能和組網結構。3.1.4以太網的技術、組網和應用發展趨勢（1）技術發展趨勢以太網將成為電信網的基礎元素。城域以太網技術將逐步

12、在寬帶接入網匯聚層面引入， 提供高可用、高速率的業務匯聚能力和以太網互聯業務。城域以太網技術將向兩個方向發展： 一是以太網技術向下與SDH結合，利用SDH的管理能力、故障保護等能力提升以太網的組網 能力和性能；二是保持以太網的底層特征，利用上層的智能技術來彌補以太網相關能力的不 足。具有50ms保護能力的以太環網技術將受到重視。IEEE802.1ah （MAC-in-MAC）從體系架 構上將傳統以太網革新為層次化的結構，突破了以太網業務擴展性的局限，目前發展勢頭看 好。（2）組網與應用發展趨勢在目前不具備2層MPLSVPN （虛擬專用網）能力或不具備構建MSTP網絡條件的城域網， 組網將采用V

13、LAN堆棧組建物理上獨立的純二層城域以太網，通過其多業務能力在組網靈活 性上彌補其他方式的不足。借助業務互通能力，企業用戶的FR、ATM等遺留數據業務將逐步 過渡到城域以太網，接入各類IPVPN。在未部署MSTP等滿足50ms保護能力的地區，以太環 網方案受到青睞。基于IEEE802.1ah的運營商骨干傳輸網（provider backbone transport， PBT）開始有組網應用。3.1.5MPLS的技術、組網和應用發展趨勢MPLS已被視為未來面向傳統和新型業務的核心承載技術，正逐漸成為一種全網的業務 承載層。MPLS技術將在現有和未來網絡中全面啟用。MPLSTE將采用RSVP-TE

14、 （資源預留協 議一流量工程）作為標記分配協議MPLSFRR將以facility（簡易、直通）作為主流的保護 方式。TMPLS （傳輸的多協議標簽交換）引導MPLS向城域接入網延伸。TMPLS連接具有較長 的穩定性，并具有傳送網絡所必備的保護倒換和OAM（操作、管理、維護）等功能特性，可 提高端到端的QoS。MPLSOAM技術目前還處于初始的發展階段。（2）組網與應用發展趨勢國內外主要運營商將在現有和未來網絡中全面啟用MPLS技術，提供MPLSVPN業務給大 客戶，并逐步實施MPLSTEo MPLSL2 VPN會在骨干網和城域網兩個范圍同時展開。MPLS L3 VPN 適合網絡安全性要求較高、

15、有足夠能力維護自己VPN路由信息的大型客戶，其組網目前已適 合展開規模部署和業務推進。城域網內的三層VPN應用會成為未來開展商業客戶應用的主要 技術驅動。3.1.6IP路由的技術、組網和應用發展趨勢（1）技術發展趨勢路由技術主要的新方向在流量工程（TE）、平滑重啟動（GR）、IPv6、多拓撲路由（MTR） 和對MIB庫的支持與完善上。ISIS （中間系統一中間系統）與OSPF （最短路徑優先）基本 上處于完善階段，發展主要在路由優化上。路由刷新、對等體組（peer group）、路由振動 抑制（route flap damping）等路由優化技術將得到發展，以提高網絡的穩定性和可維護性。（2）

16、組網與應用發展趨勢在核心網組網上，快速重路由技術將開始推廣應用。繼續采用BGP （邊界網關協議）路 由協議實現用戶路由以及互聯網路由的承載。路由優化技術將廣泛應用于網絡設計和建設上。3.1.7IP網絡高可用性技術、組網和應用發展趨勢（1）技術發展趨勢IP高可用性技術目前正向對鏈路、節點故障的快速檢測這一方向發展。針對單條LSP 的連通性檢測MPLSOAM技術將快速發展。（2）組網與應用發展趨勢采用硬件實現的雙向轉發檢測（BFD）將在組網中廣泛應用。采用BFD后，大型網絡路 由收斂時間有望小于500ms，FRR時間小于50ms。3.2傳輸網和IP承載網的演進方向在上述技術、組網發展，尤其是業務應

17、用的推動下，傳輸網和IP承載網正在逐步向相 互貼近的方向演進。對于傳輸網，從網絡結構上看，將向下一代傳輸網發展，而下一代傳輸網最重要的關鍵 詞就是ASON。ASON的核心就是希望將傳輸、交換和數據網絡結合在一起，實現真正意義上 的路由設置、端到端業務調度和網絡自動恢復。值得一提的是，ASON沿用了在IP網中行之 有效的選路和信令協議并加以改進，以適應光網絡的應用需要，從而有效地解決了 IP層與 光網絡層的融合問題。從某種意義上說，是ASON讓我們看到了傳輸網和IP承載網融合的希 望，從此演進方向看，有效地實現了傳輸和控制的分離。在控制平面中規范UNI、INNI和 ENNI3種接口是關注的焦點。

18、由于UNI和ENNI接口涉及不同域之間、客戶和ASON之間的互 聯互通，目前在域間接口上信令協議趨向于統一選擇RSVP-TE。為了保護已有投資，在向ASON 演進的過程中需要考慮和現有的傳輸網兼容，因此，在ASON中不僅引入了僅由傳輸平面參 與的交換連接（SC），還引入了管理平面和控制平面一同參與的軟永久連接（SPC），同時 還保留了傳統的僅僅由網管指配的永久連接（PC）方式。這些連接技術既是ASON的關鍵支 撐技術，也是傳輸網向貼近IP承載網方向演進的特征之一。對于IP承載網，其未來發展的焦點集中在承載網能否完全勝任網絡的保護和恢復。網 絡的保護和恢復需要承載網能夠實現快速故障定位機制，逐步

19、吸納傳輸網優秀的保護恢復機 制，并且能夠在節點側實現多粒度的保護恢復。盡管這從理論上是完全可行的，但是還有很 多問題需要解決，特別是故障定位技術，因為這在以往的IP。承載中是根本沒有考慮過的。4、傳輸網與IP承載網的融合4.1兩種融合思路傳輸網和IP承載網的融合趨勢是傳輸網絡逐步向承載層滲透，而基于IP的承載網逐步 承擔以往傳輸層實現的功能。目前主要有以下兩種融合的思路。（1）傳輸融合承載這是傳輸廠商的思路，也是傳統運營商比較看好的。其關鍵之處就是在IPoverWDM中引 入一個靈活的傳輸控制層，即現在的IPover ASONo傳輸融合承載具有以下優點。優化IP網絡，實現IP網絡從層次匯聚向扁

20、平化發展。對于IP路由的中轉業務，直 接通過靈活的傳輸層大顆粒轉發，降低核心路由器的壓力，尤其是升級壓力。利用傳輸層的保護恢復提高IP承載層的生存性，因為傳輸層的故障檢測比上層快得 多。節約建設成本。利用傳輸設備的GE、10GE 口或cPOS 口代替路由器的POS 口，這樣在 路由器上降低的成本要遠遠大于傳輸層的成本。目前路由器和傳輸設備的采購成本比約為 3:1 到 5:1o降低運營開支。利用傳輸設備上的L2交換或VLAN交換或MPLS交換，在拓展業務時 可進一步節約帶寬，提高傳輸通道的利用率。這種思路最大的問題在于其無法利用IP統計復用的特性，網絡層次多，結構復雜，但 目前已經提出了一些解決

21、的技術，如T-MPLS、VLAN交換、MAC交換等，據稱可以解決這些 問題，但還處于研究之中。（2）承載融合傳輸這是數據廠商的思路，代表者是Cisco提出的SmartRouter的概念，該思路的核心是“路 由+可反復配置的光分插多路復用（Router+ROADM）”，其特點是重復利用IP分組業務統計 復用的特性，增強IP或以太網的OAM，提高快速檢測故障的能力，在WDM層面則利用ROADM （可重構光分插復用）增加其靈活性。4.2融合中的關鍵問題（1）保護和恢復從當前網絡的保護方式看，傳輸網和承載網都需要實施一定的保護和恢復，兩者的對象、 粒度和實施方式等都有一些差異。在多層保護情況下，為了協

22、調保護機制，必須在承載層設 置一定的等待時間，以等待傳輸層保護是否成功，然后再確定是否啟動承載層的保護。需要 注意的是，傳輸網絡主要負責物理層次的保護，而承載層的保護側重邏輯層次。例如，承載 網絡層的準全連接可能就架構在一個SDH環中，這樣SDH環中單點故障就可能造成承載層的 多通道中斷。這種情況下，即使再優秀的算法也比不上傳輸層的保護快。另外，由于在具體 操作中傳輸層實施更為簡單，因此從目前情況來看，想完全以IP重路由的方式來代替傳輸 層的保護是不現實的。如果IP承載層要實現對網絡的真正保護，就必須實現承載層真正的物理Mesh化，而承 載層本身是不關心物理路由的，所以其物理Mesh化必須靠傳

23、輸層的Mesh化來解決，Mesh 化的思想可以靠傳輸鏈路來解決，也可以采用某一種傳輸技術。在具體部署上，需要綜合考慮、利用IP路由器和光傳送網的保護和恢復功能。如果僅 在單一的IP層面進行保護恢復，由于需要輕載，將導致網絡利用率急劇下降。相反，通過 光傳送網為IP網鏈路提供保護、恢復功能，則可以提高鏈路帶寬資源利用率。據統計，采 用光傳送網的保護、恢復功能，可以使IP網對有保護的高等級業務的可用率由99%提高到 99.99%，而對于無保護的低等級業務則由54%提高到98.5%，保證網絡資源收益最大化。總之，從故障恢復的速度來說，光網絡的保護和恢復機制優于IP網絡，特別是對于一 些點到點的、業務

24、量非常大的場合，采用光網絡保護方式優點比較明顯，可以在50ms內應 對光纖切斷等故障，而且無須高層協議和信令的介入。但是，對于諸如OXC（光交叉連接器） 節點癱瘓等故障，光層的保護和恢復機制無法處理，必須依靠IP層的保護和恢復機制參與， 因此，在一個規模大、節點數量多的MeshIP光網絡中，采用光網絡和IP層聯合保護機制是 必要的。按照對故障最先發現最先處理的原則，首先從光網絡層進行保護，若在某個確定的計時 期間內無法恢復，再轉由IP層進行恢復，這是較為可行的一種方法。（2）SC 和 UNI下一代傳輸網絡中引入了控制平面和UNI/ENNI,利用控制平面實現了 UNI發起的端到 端的SC連接，這

25、很類似承載層實現的路由和交換的功能，從這點上說，傳輸層上已經向融 入交換功能邁出了一大步。UNI實現了快速提供通道的功能，基于其功能可以實現OVPN （光虛擬專用網）和組播等 新業務，為專線和大客戶提供快速的通道連接，甚至實現了不同連接的QoS功能，還可以減 少中間路由設備，這相比傳統的傳輸網絡是革命性的變化。特別是在網絡的運維和管理上， 以往需要手工配置的連接，現在都可以自動完成。由于目前傳輸網絡是架構在傳統的SDH 或者OTN（光傳輸網）基礎上的，其實現動態連接的粒度和承載不同，而且實現的程度也不 同。傳輸網絡SC連接實現的交換和路由是粗粒度的，而且是局部的，并非真正意義上的端 到端，所以

26、目前仍然無法替代承載層的路由和交換功能，而僅僅實現了傳輸通道的快速連接 和動態釋放。（3）IPover WDMWDM目前還只能應用于點到點的傳輸。由于IP有動態、突發的特性，而WDM波長有固 定帶寬和靜態的特性，將會造成在接入側IP和WDM的波長資源嚴重不適配，造成波長資源 的浪費，這決定了 IPoverWDM疊加方式的大規模組網應用還有很長的路要走。由于IP承載 層目前還難以勝任故障定位功能，而且在骨干網中，保護恢復性能也沒有得到驗證，更為重 要的是，目前商用的設備還比較缺乏，所以僅將WDM作為IP連接的IPoverWDM方式還有很 多問題需要解決。4.3骨干網的融合在骨干網層面，隨著GMPLS技術的不斷發展和標準化，IP層和DWDM（或ASON）層將從 現有的重疊網絡逐漸走向對等網絡，具有多粒度交換用戶平面、統一控制平面和管理平面的 下一代骨干網絡節點將是傳輸網和IP網融合的最終體現。骨干網層面傳輸網與IP承載網的結合和融合主要有以下3