《電子技術應用》
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探索IP+光協同的運維策略
互聯網
摘要: 根據我們的統計預測,IP流量的增長速度為18個月增長3倍,已經超過了摩爾定律的速度,我們稱之為“后摩爾時代”。流量的增長主要受視頻等寬帶業務的驅動。如中國電信的163骨干網,由于流量增長迅速,每年都需要對網絡進行擴容。傳統的擴容方式主要通過增加網絡節點和網絡層次來實現,這會帶來CAPEX和OPEX的飆升。在收入增長緩慢的情況下,運營商的利潤空間將日益降低。
Abstract:
Key words :
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為了適應IP骨干網絡的快速發展,“IP+光協同”技術應運而生。與此同時,IP骨干網的運維也出現了新的挑戰。

根據我們的統計預測,IP流量的增長速度為18個月增長3倍,已經超過了摩爾定律的速度,我們稱之為“后摩爾時代”。流量的增長主要受視頻等寬帶業務的驅動。如中國電信的163骨干網,由于流量增長迅速,每年都需要對網絡進行擴容。傳統的擴容方式主要通過增加網絡節點和網絡層次來實現,這會帶來CAPEX和OPEX的飆升。在收入增長緩慢的情況下,運營商的利潤空間將日益降低。

為了獲得合理的帶寬成本,IP骨干網絡架構要向扁平化、全互聯演進。從技術發展的趨勢來看,IP層和光層在不斷地融合,經歷了四個發展階段。第一個階段是IP over DWDM,第二個階段是IP over OTN,第三個階段是IP over OTN/ASON,第四個階段稱之為“IP+光協同”,其主要特征是通過UNI實現IP層和傳送層的互通,并進行多層網絡的優化,以獲得合理的網絡建設成本和帶寬成本,從而應對后摩爾時代的挑戰。

“IP+光協同”對運維提出新挑戰

“IP+光協同”可以概括為流量協同、保護協同、運維協同。流量協同也就是多層網絡優化,指跨IP和傳送層的聯合優化,通過物理端口或cOTN/VLAN子接口等方式,將λ或ODUk級別的業務Bypass到相對便宜的傳送層傳輸。保護協同指增強IP和傳送網在保護上的配合,提高網絡的可靠性。運維協同通過網管,在整個骨干網進行端到端多層網絡規劃、網絡優化、業務發放和監控排障,提高運維效率。同時,運維協同也是實現流量協同和保護協同的有效手段,使GMPLS-UNI接口和PCE實現IP層和光層的更好配合。管理系統的有效協同能最大程度降低運營商的TCO。

從上述三個方面來看,“IP+光協同”對運維提出了一些新的挑戰。

挑戰一:跨層網絡流量和保護規劃的困難

統計數據顯示,核心路由器有50%以上的流量都是穿通流量。隨著流量增長,路由器不斷擴容,會產生高昂的擴容成本。我們知道,同等級速率情況下,DWDM/OTN比IP(路由器)便宜。因此,流量優化的基本思路是:大顆粒業務直接通過傳送層(DWDM/OTN)進行傳送,稱作Offload或Bypass;小顆粒業務仍由路由器承載,進行統計復用。Bypass利用較便宜的波分設備,緩解核心路由器的擴容壓力,并且減少業務轉發的跳數。這樣既降低了整網成本,又提高了業務質量。

要實現以Bypass為主的智能網絡優化,需要解決跨層網絡規劃的三個問題。其一是多層次映射問題,由于業務映射層次多,涵蓋IP/MPLS、ODUk、WDM,跨層規劃要滿足各個層次的性能、可靠性要求,并盡量降低對整體帶寬的需求。其二是多層保護及路由代價問題,一個光層故障可能導致IP層的多個故障,跨層規劃必須保證IP層鏈路SRLG(Sharing Risk Link Group)分離;因為IP層、光層分別都有業務保護,還需要規避目前網絡上存在的大量多層冗余保護。其三是光層流量疏導問題,跨層規劃時要考慮通過成本相對較低的光層,對IP層流量進行分流,使骨干網整體成本降低。

挑戰二:跨層業務開通和部署效率低

業務開通的大致過程是:新增業務或業務擴容帶寬不夠時,路由器通過GMPLS-UNI向傳輸設備發起請求;傳送層如果資源足夠,則自動建立連接。

這個過程需要解決兩個問題。首先,整個網絡的管理和業務開通至少涉及傳送運維部門、數據運維部門、網絡監控部門或網絡維護部門,需要構建統一的管理系統,實現各部門間高效配合,減少人為失誤,保證信息的準確傳遞和同步。其次,IP網絡配置復雜,“IP+光協同”使復雜度進一步提升,需要有效提升配置和管理效率。

挑戰三:根源告警淹沒在大量衍生告警中,難以快速排障

根據歐洲某大型運營商實際網絡運維統計數據,傳輸層的故障會導致路由器層產生約10倍的告警,面對這些海量的告警,運營商對網絡故障的定位幾乎無從下手。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,是如何通過統一的告警數據庫,以及自動的告警關聯分析,屏蔽次要、低級告警,快速定位網絡故障,提升運維效率。

華為在“IP+光協同”運維領域積極探索

面對上述諸多“IP+光協同”運維問題,業界各方一直在尋求解決的辦法,華為也通過在“IP+光”領域的長期積累與發展,對整體運維解決方案進行積極的探索,并卓有成效。

跨層網絡規劃從手動到自動,達成流量協同和保護協同

我們認為多層網絡優化以Bypass為主,其演進遵循“手動-半自動-智能”優化的進程。

手動優化基于物理端口,波長級別的傳統設備即可支持。由于手動優化比較復雜,運維人員需要根據經驗,找出穿通流量的關鍵節點,調整業務配置。物理端口的多層手動優化只適合大流量的場景,難以做到精確調整,并且效率和準確度較低。

半自動優化通過流量監控和離線的多層優化工具,簡化手動規劃的復雜性,提高準確度;基于子接口的多層優化可以滿足更多場景的需要。GMPLS-UNI是IP層與光層互動的關鍵接口,在這個階段也會實現。半自動優化包含兩個關鍵技術,即流量監控和多層優化工具,以及通過路由器和波分設備實現GMPLS-UNI。

智能多層優化是一個遠期的目標,能全自動、實時進行多層網絡優化,需要有Bypass服務器和多層PCE支持。此外,標準工作還有待完善。

華為已發布“IP+光”的多層規劃工具ML-NPT(Multi-Layer Network Planning Tool)。該工具可根據不同的優化原則和用戶策略,通過先進的算法,自動對IP層和傳送網進行聯合規劃,輸出最優路由、網絡總成本、每一網絡層的成本、節點的成本或波長的部署情況,幫助運營商用更低成本的設備,提供更高的網絡帶寬和性能,并能通過SRLG,達到IP層和光層的協同保護。

IP層和光層統一管理,協同運維

統一管理是把網絡管理相關部門使用的系統進行整合,構建統一的網管系統,實現高效配合,從而達成快速業務開通、網絡監控和故障處理。當IP層業務出現故障時,統一網管可逐層展開路由,查看下層的波分業務和光纖路由信息,通過各層業務的告警顯示信息,定位到出現問題的層次和路由段。

另外,實現IP層和光層設備的OAM互通(Y.1731、802.1ag、802.3ah、802.3ba、802.3ae)以后,統一網管還可以在IP層直接發起OAM測試診斷,自動定位出故障點。

統一網管的設計人員分析光層和IP層告警之間的關系,整理告警的相關性規則,把這些規則輸入網管。統一網管根據這些規則,對網絡中海量的告警進行自動歸類整理,呈現告警之間的“根源-衍生”關系。這樣就可以將大量的衍生告警屏蔽掉,網絡監控人員只需關注并處理其中的根源告警,快速排除網絡故障。

華為U2000網管可統一管理接入層、傳輸層和IP路由器,實現IP層和光層的業務快速開通和部署。U2000提供可視化業務管理,支持預配置和業務配置模版,提高配置效率,提供跨層拓撲顯示,以及IP層和光層間告警關聯查詢的能力。

應用和展望

2009年,華為與Vodafone集團在英國啟動IP&Optical融合聯合創新項目。2010年后,該項目轉化為Vodafone集團戰略項目MLO(Multi Layer Optimization),并增加了如何低成本解決IP Backbone網絡抗兩次斷纖保護的訴求。至今,MLO項目共完成5個階段的POC測試,分別對解決方案中的關鍵技術和方案進行了可行性驗證,包括VLAN子端口Bypass、ODUFlex、GMPLS-UNI、PCE、多層規劃工具以及Unified OAM。

經過測試U2000可視化業務管理、跨層業務關聯和根因告警分析等功能,以及多層網絡規劃工具ML-NPT,Vodafone認為華為U2000統一平臺為跨層運維提供了更大的可行性,并給予了高度認可和贊賞,希望首先嘗試在故障定位方面由一個團隊運維,以此來提升運維效率、降低成本。

在未來,“IP+光”運維將朝著更智能的方向發展,實時多層網絡優化、全自動跨層關聯故障定位等新技術將會不斷涌現。隨著IP RAN/寬帶承載業務和網絡的發展,“IP+光”的模式將逐漸從骨干走向城域。華為也將持續在“IP+光”運維新技術領域探索,并在標準化的進程中貢獻力量。

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