探索IP+光協(xié)同的運(yùn)維策略

為了適應(yīng)IP骨干網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，“IP+光協(xié)同”技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。與此同時(shí)，IP骨干網(wǎng)的運(yùn)維也出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)。

根據(jù)我們的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，IP流量的增長(zhǎng)速度為18個(gè)月增長(zhǎng)3倍，已經(jīng)超過(guò)了摩爾定律的速度，我們稱之為“后摩爾時(shí)代”。流量的增長(zhǎng)主要受視頻等寬帶業(yè)務(wù)的驅(qū)動(dòng)。如中國(guó)電信的163骨干網(wǎng)，由于流量增長(zhǎng)迅速，每年都需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)容。傳統(tǒng)的擴(kuò)容方式主要通過(guò)增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)層次來(lái)實(shí)現(xiàn)，這會(huì)帶來(lái)CAPEX和OPEX的飆升。在收入增長(zhǎng)緩慢的情況下，運(yùn)營(yíng)商的利潤(rùn)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(gòu)要向扁平化、全互聯(lián)演進(jìn)。從技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)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)階段稱之為“IP+光協(xié)同”，其主要特征是通過(guò)UNI實(shí)現(xiàn)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(shè)成本和帶寬成本，從而應(yīng)對(duì)后摩爾時(shí)代的挑戰(zhàn)。

“IP+光協(xié)同”對(duì)運(yùn)維提出新挑戰(zhàn)

“IP+光協(xié)同”可以概括為流量協(xié)同、保護(hù)協(xié)同、運(yùn)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(jí)別的業(yè)務(wù)Bypass到相對(duì)便宜的傳送層傳輸。保護(hù)協(xié)同指增強(qiáng)IP和傳送網(wǎng)在保護(hù)上的配合，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。運(yùn)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(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、業(yè)務(wù)發(fā)放和監(jiān)控排障，提高運(yùn)維效率。同時(shí)，運(yùn)維協(xié)同也是實(shí)現(xiàn)流量協(xié)同和保護(hù)協(xié)同的有效手段，使GMPLS-UNI接口和PCE實(shí)現(xiàn)IP層和光層的更好配合。管理系統(tǒng)的有效協(xié)同能最大程度降低運(yùn)營(yíng)商的TCO。

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

挑戰(zhàn)一：跨層網(wǎng)絡(luò)流量和保護(hù)規(guī)劃的困難

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，核心路由器有50%以上的流量都是穿通流量。隨著流量增長(zhǎng)，路由器不斷擴(kuò)容，會(huì)產(chǎn)生高昂的擴(kuò)容成本。我們知道，同等級(jí)速率情況下，DWDM/OTN比IP(路由器)便宜。因此，流量?jī)?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，稱作Offload或Bypass；小顆粒業(yè)務(wù)仍由路由器承載，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用。Bypass利用較便宜的波分設(shè)備，緩解核心路由器的擴(kuò)容壓力，并且減少業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)的跳數(shù)。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(xiàn)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(guī)劃的三個(gè)問題。其一是多層次映射問題，由于業(yè)務(wù)映射層次多，涵蓋IP/MPLS、ODUk、WDM，跨層規(guī)劃要滿足各個(gè)層次的性能、可靠性要求，并盡量降低對(duì)整體帶寬的需求。其二是多層保護(hù)及路由代價(jià)問題，一個(gè)光層故障可能導(dǎo)致IP層的多個(gè)故障，跨層規(guī)劃必須保證IP層鏈路SRLG(Sharing Risk Link Group)分離；因?yàn)镮P層、光層分別都有業(yè)務(wù)保護(hù)，還需要規(guī)避目前網(wǎng)絡(luò)上存在的大量多層冗余保護(hù)。其三是光層流量疏導(dǎo)問題，跨層規(guī)劃時(shí)要考慮通過(guò)成本相對(duì)較低的光層，對(duì)IP層流量進(jìn)行分流，使骨干網(wǎng)整體成本降低。

挑戰(zhàn)二：跨層業(yè)務(wù)開通和部署效率低

業(yè)務(wù)開通的大致過(guò)程是：新增業(yè)務(wù)或業(yè)務(wù)擴(kuò)容帶寬不夠時(shí)，路由器通過(guò)GMPLS-UNI向傳輸設(shè)備發(fā)起請(qǐng)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)問題。首先，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理和業(yè)務(wù)開通至少涉及傳送運(yùn)維部門、數(shù)據(jù)運(yùn)維部門、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控部門或網(wǎng)絡(luò)維護(hù)部門，需要構(gòu)建統(tǒng)一的管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各部門間高效配合，減少人為失誤，保證信息的準(zhǔn)確傳遞和同步。其次，IP網(wǎng)絡(luò)配置復(fù)雜，“IP+光協(xié)同”使復(fù)雜度進(jìn)一步提升，需要有效提升配置和管理效率。

挑戰(zhàn)三：根源告警淹沒在大量衍生告警中，難以快速排障

根據(jù)歐洲某大型運(yùn)營(yíng)商實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，傳輸層的故障會(huì)導(dǎo)致路由器層產(chǎn)生約10倍的告警，面對(duì)這些海量的告警，運(yùn)營(yíng)商對(duì)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題，是如何通過(guò)統(tǒng)一的告警數(shù)據(jù)庫(kù)，以及自動(dòng)的告警關(guān)聯(lián)分析，屏蔽次要、低級(jí)告警，快速定位網(wǎng)絡(luò)故障，提升運(yùn)維效率。

華為在“IP+光協(xié)同”運(yùn)維領(lǐng)域積極探索

面對(duì)上述諸多“IP+光協(xié)同”運(yùn)維問題，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(zhǎng)期積累與發(fā)展，對(duì)整體運(yùn)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(guī)劃從手動(dòng)到自動(dòng)，達(dá)成流量協(xié)同和保護(hù)協(xié)同

我們認(rèn)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(zhǎng)級(jí)別的傳統(tǒng)設(shè)備即可支持。由于手動(dòng)優(yōu)化比較復(fù)雜，運(yùn)維人員需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，找出穿通流量的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，調(diào)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(diào)整，并且效率和準(zhǔn)確度較低。

半自動(dòng)優(yōu)化通過(guò)流量監(jiān)控和離線的多層優(yōu)化工具，簡(jiǎn)化手動(dòng)規(guī)劃的復(fù)雜性，提高準(zhǔn)確度；基于子接口的多層優(yōu)化可以滿足更多場(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(xiàn)。半自動(dòng)優(yōu)化包含兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，即流量監(jiān)控和多層優(yōu)化工具，以及通過(guò)路由器和波分設(shè)備實(shí)現(xiàn)GMPLS-UNI。

智能多層優(yōu)化是一個(gè)遠(yuǎn)期的目標(biāo)，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(biāo)準(zhǔn)工作還有待完善。

華為已發(fā)布“IP+光”的多層規(guī)劃工具M(jìn)L-NPT(Multi-Layer Network Planning Tool)。該工具可根據(jù)不同的優(yōu)化原則和用戶策略，通過(guò)先進(jìn)的算法，自動(dòng)對(duì)IP層和傳送網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合規(guī)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(jié)點(diǎn)的成本或波長(zhǎng)的部署情況，幫助運(yùn)營(yíng)商用更低成本的設(shè)備，提供更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬和性能，并能通過(guò)SRLG，達(dá)到IP層和光層的協(xié)同保護(hù)。

IP層和光層統(tǒng)一管理，協(xié)同運(yùn)維

統(tǒng)一管理是把網(wǎng)絡(luò)管理相關(guān)部門使用的系統(tǒng)進(jìn)行整合，構(gòu)建統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效配合，從而達(dá)成快速業(yè)務(wù)開通、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和故障處理。當(dāng)IP層業(yè)務(wù)出現(xiàn)故障時(shí)，統(tǒng)一網(wǎng)管可逐層展開路由，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(xiàn)問題的層次和路由段。

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

統(tǒng)一網(wǎng)管的設(shè)計(jì)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(guī)則，把這些規(guī)則輸入網(wǎng)管。統(tǒng)一網(wǎng)管根據(jù)這些規(guī)則，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中海量的告警進(jìn)行自動(dòng)歸類整理，呈現(xiàn)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(jiān)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(tǒng)一管理接入層、傳輸層和IP路由器，實(shí)現(xiàn)IP層和光層的業(yè)務(wù)快速開通和部署。U2000提供可視化業(yè)務(wù)管理，支持預(yù)配置和業(yè)務(wù)配置模版，提高配置效率，提供跨層拓?fù)滹@示，以及IP層和光層間告警關(guān)聯(lián)查詢的能力。

應(yīng)用和展望

2009年，華為與Vodafone集團(tuán)在英國(guó)啟動(dòng)IP&Optical融合聯(lián)合創(chuàng)新項(xiàng)目。2010年后，該項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為Vodafone集團(tuán)戰(zhàn)略項(xiàng)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(hù)的訴求。至今，MLO項(xiàng)目共完成5個(gè)階段的POC測(cè)試，分別對(duì)解決方案中的關(guān)鍵技術(shù)和方案進(jìn)行了可行性驗(yàn)證，包括VLAN子端口Bypass、ODUFlex、GMPLS-UNI、PCE、多層規(guī)劃工具以及Unified OAM。

經(jīng)過(guò)測(cè)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(guī)劃工具M(jìn)L-NPT，Vodafone認(rèn)為華為U2000統(tǒng)一平臺(tái)為跨層運(yùn)維提供了更大的可行性，并給予了高度認(rèn)可和贊賞，希望首先嘗試在故障定位方面由一個(gè)團(tuán)隊(duì)運(yùn)維，以此來(lái)提升運(yùn)維效率、降低成本。

在未來(lái)，“IP+光”運(yùn)維將朝著更智能的方向發(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(xiàn)。隨著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(xù)在“IP+光”運(yùn)維新技術(shù)領(lǐng)域探索，并在標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程中貢獻(xiàn)力量。