基于IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)融合

王明軍

【摘 要】伴隨著業(yè)務(wù)的IP化承載及業(yè)務(wù)端到端的傳輸，網(wǎng)絡(luò)界限越發(fā)的不明顯，各網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立性的劣勢(shì)也逐漸顯現(xiàn)出來。為了減少網(wǎng)絡(luò)層次，簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過對(duì)各網(wǎng)絡(luò)層次的特性進(jìn)行分析，提出了網(wǎng)間融合（UTN和CE）和管理控制融合（UTN和OTN）兩種方案來解決融合問題。通過這兩種思路可以簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而更加有效合理地利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)融合 扁平化 UTN CE OTN

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.24.004 中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-1010（2016）24-0017-04

1 引言

隨著技術(shù)發(fā)展日新月異，承載的業(yè)務(wù)越來越多樣化，各承載網(wǎng)也越來越多。主流運(yùn)營商現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，存在MSTP（Multi-Service Transfer Platform，基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)）、UTN（Universal Transport Network over Fiber，綜合業(yè)務(wù)光傳輸網(wǎng)）、CE（Customer Edge，邊緣路由器）、核心網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)，各網(wǎng)絡(luò)相互關(guān)聯(lián)。這就使得網(wǎng)絡(luò)層次復(fù)雜、結(jié)構(gòu)不明晰，隨著業(yè)務(wù)IP化的發(fā)展，多張網(wǎng)絡(luò)在一定的業(yè)務(wù)功能上有了重合。從網(wǎng)絡(luò)資源的角度上來看，這種重合造成了一定程度上的資源浪費(fèi)，本著資源清晰、降低成本、維護(hù)便捷的原則，網(wǎng)絡(luò)融合勢(shì)在必行?；诖耍疚挠懻摿薝TN、CE、OTN（Optical Transport Network，光傳送網(wǎng)）三張網(wǎng)絡(luò)兩種融合思路的可行性及其優(yōu)劣。

2 UTN和CE的融合

伴隨著各種業(yè)務(wù)不斷的IP化，2G/3G/LTE移動(dòng)通信傳輸、業(yè)務(wù)專線等傳統(tǒng)與非傳統(tǒng)業(yè)務(wù)都已經(jīng)逐漸通過IP化承載，數(shù)據(jù)IP化相對(duì)原MSTP、ATM（Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式）等業(yè)務(wù)來說，安全性和可靠性更高。但多種業(yè)務(wù)都通過IP化來承載也存在一定的弊端，業(yè)務(wù)越來越多，相應(yīng)的端口就需要頻繁擴(kuò)容，主干路由器壓力較大，這樣會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性。此時(shí)可以通過在中間增加一級(jí)路由器，將傳送的業(yè)務(wù)匯聚后再接入IP承載網(wǎng)，由此誕生了路由器。

CE路由器在網(wǎng)絡(luò)中的位置如圖1所示：

現(xiàn)網(wǎng)中CE路由器處于移動(dòng)核心網(wǎng)網(wǎng)元和業(yè)務(wù)系統(tǒng)中間，其作用是匯接移動(dòng)核心網(wǎng)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)，且可以對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行隔離，前端部分為傳送業(yè)務(wù)，后端部分為管理業(yè)務(wù)，這樣對(duì)于整張網(wǎng)絡(luò)的層級(jí)比較明晰，同時(shí)IP承載網(wǎng)設(shè)備和CE設(shè)備分別單獨(dú)管理。隨著業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，CE路由器的功能也越來越強(qiáng)大。業(yè)務(wù)的部署、擴(kuò)容和鏈路調(diào)整都可以通過更改路由的設(shè)置來完成，這樣就避免了對(duì)IP承載骨干網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整，在一定程度上增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)安全性。從業(yè)務(wù)的角度上來說，CE路由器還要承載疏通移動(dòng)軟交換中的本地業(yè)務(wù)，以提高網(wǎng)絡(luò)的效率。此外，由于目前設(shè)備廠商林立且標(biāo)準(zhǔn)不一，因此CE路由器還需要有適配不同廠家業(yè)務(wù)系統(tǒng)的能力。

隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展和各廠家獨(dú)立為政，CE路由器的劣勢(shì)也凸顯出來，具體如下：

（1）核心網(wǎng)CE作為無線配套，由無線廠家統(tǒng)一配置，導(dǎo)致現(xiàn)網(wǎng)CE設(shè)備類型復(fù)雜、能力高低不齊。

（2）在有多個(gè)核心網(wǎng)機(jī)房的情況下，地市內(nèi)跨機(jī)房之間的流量需要到AR/PE接入路由器繞行，浪費(fèi)骨干網(wǎng)資源，并且在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)流情況下，UTN網(wǎng)絡(luò)具備CE的功能，對(duì)于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)來說，存在一定的資源重復(fù)和浪費(fèi)，因此對(duì)于UTN和CE網(wǎng)絡(luò)的融合勢(shì)在必行。

UTN和CE網(wǎng)絡(luò)融合的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D2所示：

UTN和CE網(wǎng)絡(luò)融合后，現(xiàn)有的UTN網(wǎng)絡(luò)通過匯聚設(shè)備直接接入AR/PE（路由器），無需通過CE路由器的穿透，核心網(wǎng)部分直接從現(xiàn)有的AR/PE接入RNC（Radio Network Controller，無線網(wǎng)絡(luò)控制器）即可?，F(xiàn)有各CE網(wǎng)絡(luò)、UTN網(wǎng)絡(luò)都是獨(dú)立的自治域，且分別與骨干網(wǎng)連接。網(wǎng)絡(luò)融合后，應(yīng)保留唯一的自治域，業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，并與骨干網(wǎng)絡(luò)唯一出口連接。

UTN和CE網(wǎng)絡(luò)融合前后對(duì)比如下：

（1）造價(jià)：融合前CE設(shè)備價(jià)格遠(yuǎn)高于對(duì)等的UTN設(shè)備；融合后核心網(wǎng)元只需要一次對(duì)接，所以參與外部對(duì)接端口數(shù)量減少一半，造價(jià)降低。

（2）界面：融合前原核心網(wǎng)要參與UTN、CE對(duì)接兩次；融合后只負(fù)責(zé)與UTN對(duì)接。

（3）運(yùn)維：融合前無線基站到核心網(wǎng)需要通過CE透?jìng)饕淮?；融合后不再穿透CE網(wǎng)絡(luò)，開局及運(yùn)維協(xié)調(diào)簡便。

（4）綜合承載：融合前獨(dú)立承載；融合后UTN網(wǎng)絡(luò)綜合承載2G/3G/LTE/IMS/集客等業(yè)務(wù)類型，便于方案統(tǒng)一。

由此可見，UTN和CE網(wǎng)絡(luò)融合后可以減少重復(fù)投資，方便運(yùn)維，簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化配置避免迂回，互通提高承載效率，實(shí)現(xiàn)固網(wǎng)移動(dòng)業(yè)務(wù)的端到端配置和綜合承載。

3 UTN和OTN的融合

隨著業(yè)務(wù)的多樣化發(fā)展，UTN、OTN在網(wǎng)中組合應(yīng)用越來越多，目前UTN是多業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)絡(luò)，其主要作用是進(jìn)行移動(dòng)業(yè)務(wù)回傳和匯聚，所以在城域邊緣部署了一定數(shù)量的UTN接入設(shè)備。而UTN容量有限，目前只能達(dá)到10 G顆粒，當(dāng)業(yè)務(wù)超過10 G顆粒時(shí)，就需要在網(wǎng)絡(luò)中采用OTN傳輸，并且伴隨著OLT（Optical Line Terminal，光線路終端）等業(yè)務(wù)下沉，邊緣層對(duì)于OTN的需求越來越多，以此來結(jié)余纖芯資源降低傳輸成本，同時(shí)OTN的傳輸也提高了數(shù)據(jù)流的質(zhì)量和安全。

由于上述原因，UTN和OTN混合組網(wǎng)的規(guī)模逐漸增大，到UTN邊緣節(jié)點(diǎn)數(shù)量越來越多，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)漕愋鸵哺鼮閺?fù)雜。在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)，需要同時(shí)對(duì)UTN和OTN混合組網(wǎng)時(shí)，業(yè)務(wù)配置繁瑣、效率低下。在現(xiàn)有環(huán)境中，不同的廠家是兩套獨(dú)立的管理系統(tǒng)，即便是同一廠家，UTN和OTN網(wǎng)絡(luò)也是兩套不同的管理系統(tǒng)，這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間沒有管理和調(diào)度的互通機(jī)制，各自為政，移動(dòng)回傳業(yè)務(wù)的端到端管理就需要貫穿幾個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)。OTN網(wǎng)絡(luò)基于其復(fù)用的原理，對(duì)于從UTN傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)只起到透?jìng)鞯淖饔茫瑯I(yè)務(wù)發(fā)展越多，則UTN和OTN的交叉組網(wǎng)就會(huì)越多。為精簡網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，方便后期維護(hù)管理，實(shí)現(xiàn)兩張網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度十分關(guān)鍵。

現(xiàn)網(wǎng)中UTN和OTN網(wǎng)絡(luò)的位置及管理方式如圖3所示。

UNT和OTN混合組網(wǎng)中存在的問題如下：

（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)龐大，邊緣節(jié)點(diǎn)數(shù)量大，拓?fù)漕愋蛷?fù)雜。

（2）業(yè)務(wù)配置復(fù)雜：業(yè)務(wù)端到端配置時(shí)需要貫穿不同的網(wǎng)絡(luò)，涉及風(fēng)險(xiǎn)因數(shù)大。

（3）維護(hù)管理復(fù)雜：海量設(shè)備帶來管理的空前復(fù)雜性，設(shè)備各網(wǎng)管對(duì)運(yùn)維人員提出更高的要求。

（4）跨層管理有難度：根據(jù)告警難以快速定位故障源進(jìn)而排除故障。

為解決上述問題，UNT和OTN網(wǎng)絡(luò)融合提上了日程，目前無論是UTN網(wǎng)絡(luò)還是OTN網(wǎng)絡(luò)，主要采用的是EMS（網(wǎng)元管理級(jí)系統(tǒng)）在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理并實(shí)施各種管理和運(yùn)維工作，各管理系統(tǒng)通過自身的SDN（Software Defined Network，軟件定義網(wǎng)絡(luò)）等智能控制平面的工作是分階段逐步進(jìn)行的。

UTN和OTN網(wǎng)絡(luò)融合的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D4所示。

融合方案主要是基于目前UTN網(wǎng)管和OTN網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行改造。其中，UTN和OTN的EMS分別控制UTN及OTN兩個(gè)不同類型的網(wǎng)絡(luò)。由于EMS擴(kuò)展了北向的接口，從而可以實(shí)現(xiàn)UTN EMS和OTN EMS協(xié)同的控制器相連接。并且針對(duì)EMS不能支持的控制和調(diào)度功能，控制器通過GMPLS（Generalized Multiprotocol Label Switching，通用多協(xié)議標(biāo)志交換協(xié)議）協(xié)議實(shí)現(xiàn)OTN和UTN網(wǎng)元進(jìn)行通信，其中與UTN網(wǎng)元的GMPLS協(xié)議通告還是依賴于UTN網(wǎng)管的IGP（Interior Gateway Protocol，內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議）協(xié)議實(shí)現(xiàn)。控制器內(nèi)部具備統(tǒng)一網(wǎng)管（U-NMS）、網(wǎng)絡(luò)資源管理和虛擬化、業(yè)務(wù)流量感知和控制策略、多協(xié)議適配、端到端運(yùn)維和業(yè)務(wù)配置等功能，若后期各廠家標(biāo)準(zhǔn)以及接口統(tǒng)一，通過協(xié)調(diào)可以實(shí)現(xiàn)異廠家網(wǎng)絡(luò)融合，更加便于網(wǎng)絡(luò)管理及維護(hù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，在信息化時(shí)代網(wǎng)絡(luò)越多，結(jié)構(gòu)會(huì)越復(fù)雜，針對(duì)全網(wǎng)結(jié)構(gòu)的清晰和簡潔化需求也越來越明顯。結(jié)合現(xiàn)有運(yùn)營商的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)情況，網(wǎng)絡(luò)融合是必要且有效的。本文通過討論各網(wǎng)絡(luò)的特性，提出了合并網(wǎng)絡(luò)減少網(wǎng)絡(luò)層級(jí)和并行融合現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，這兩種融合方式都能夠更有效地利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，保證現(xiàn)有資源的最大化價(jià)值。在未來的道路上，網(wǎng)絡(luò)融合及扁平化發(fā)展將變得越發(fā)重要，這方面的研究將會(huì)貫穿整個(gè)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展道路，同時(shí)也會(huì)提出更多、更有效的融合方式，從而實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)合一的綜合網(wǎng)絡(luò)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王健，魏賢虎，易準(zhǔn)，等. 光傳送網(wǎng)（OTN）技術(shù)、設(shè)備及工程應(yīng)用[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2016.

[2] 楊彬，張兵，潘麗，等. 傳輸網(wǎng)工程維護(hù)手冊(cè)[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2016.

[3] 阿索克 K 塔盧克達(dá)爾，努諾 M 加西亞，加雅希爾莎 G M. 全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)融合[M]. 王玲芳，劉洋，等譯. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2016.

[4] 苑海峰，黃業(yè)明，王蘭. 基于SDN的OTN和UTN網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)研究[J]. 無線互聯(lián)科技， 2014（11）： 18.

[5] 王光全. 利用統(tǒng)一傳送網(wǎng)絡(luò)（UTN）實(shí)現(xiàn)綜合承載[EB/OL]. （2012-06-01）. http：//www.c114.net/topic/3459/a695483.html.

[6] 龔倩，徐榮，李允博，等. 分組傳送網(wǎng)[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2009.

[7] 莊皓. 本地移動(dòng)IP承載網(wǎng)關(guān)于核心網(wǎng)的承載研究[D]. 大連： 大連海事大學(xué)， 2013.

[8] 韓立琨. 寧夏電信CDMA IP承載網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)與實(shí)踐[D]. 北京： 北京郵電大學(xué)， 2011.

[9] 曹暢，唐雄燕，王光全. 光傳送網(wǎng)——前沿技術(shù)與應(yīng)用[M]. 北京： 電子工業(yè)出版社， 2014.

[10] 李允博. 光傳送網(wǎng)（OTN）技術(shù)的原理與測(cè)試[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2013.