中國的互聯網業務蓬勃發展，網絡流量增長迅猛，每18個月增長3倍。而集成電路上可容納的晶體管數目每18個月增加一倍，因此，流量增長的速度超過了受摩爾定律限制的路由器的發展速度，骨干網由此進入后摩爾時代... 文/蔡濤 王凱
后摩爾時代的骨干網，面臨著巨大的擴容壓力，這是運營商面臨的第一道坎；骨干網容量擴大后，一旦發生故障，影響會更加廣泛，可靠性成為第二道坎；此外，網絡不斷擴容帶來運維的復雜度增加。運營商應該如何邁過這三道坎？
流量激增，擴容壓力大
視頻等寬帶業務的開展，使用戶對于互聯網帶寬的需求持續增長，骨干網容量的壓力日益顯著。然而，運營商擴容骨干網的投資是一筆不菲的數目。同時，每兆比特的ARPU值不斷下降已成為趨勢，而一部分互聯網應用甚至分流現有電信業務的利潤，這讓運營商無法有足夠的投資動力。
如何減少骨干網的擴容壓力呢？提升節點能力、優化網絡架構、對網絡進行多層協同規劃，或許是可行的措施和選擇。
提升節點能力
最傳統且直接的網絡擴容方式，是升級端口速率、提高設備容量。目前40G已經開始商用，隨著業務流量的繼續增長，100G也逐漸成為業界關注的熱點。端口速率的升級必然要求設備容量提升，T比特級的路由器和OTN設備應運而生。然而，上述的擴容方式會導致核心節點容量壓力大、成本高。因此，運營商除了提升節點能力之外，還要從網絡架構優化的角度，考慮擴大骨干網容量。
優化網絡架構
傳統的層次化網絡是一種比較經濟的建網模式。網絡流量小的時候，路由器可以通過統計復用的方式，實現流量的收斂，并解決全互聯帶來的擴展性問題。然而隨著網絡流量的增長，核心路由器面臨頻繁擴容的壓力，從而制約網絡的發展。而且在骨干網中，有50%以上的流量是中轉流量。該流量經過多次路由器轉發，消耗了大量昂貴的路由器端口，層次化的建網模式將不再經濟。
當兩個路由器之間的流量接近鏈路帶寬時，再通過中間的路由器收斂是沒有意義的，因此可以采用路由器之間直連的方式。當中間的匯聚路由器被取代后，網絡的層次就減少了。當骨干網的路由器之間只有一跳的時候，網絡就實現了徹底的扁平化。
打個比方，在層次化網絡中，業務流量在路由器上是逐跳轉發的，每個報文的轉發就像十字路口的車輛按照紅綠燈指示調度，流量小的時候有較好的性能。而路由器之間通過光層建立的直連鏈路，就像是立交橋，沒有紅綠燈的存在，可以實現大顆粒業務的快速調度，即使流量大，也能保證較好的性能。
路由器之間直連，簡化了網絡架構，減少了擴容壓力，節省了互聯成本，增強了網絡的擴展性，并減小了網絡時延及抖動，提高了業務質量。
以中國電信的ChinaNet骨干網為例，將其流量大的接入節點（比如湖南）逐步提升為類核心點的扁平化進程已經顯現出明顯的經濟效益。2010年已完成從9個核心節點到15個節點的擴展，未來將會擴展更多的類核節點，逐漸向扁平化的骨干網演進。
多層協同規劃
流量的增長要求網絡向扁平化演進，如何有步驟高效地演進呢？
ChinaNet骨干網的扁平化是基于人的觀測和經驗。為了提高準確性和效率，業界目前關注通過多層規劃的方式實現網絡扁平化部署。運營商在網絡部署或網絡優化時，根據多層規劃工具的結果，在路由器之間建立直連鏈路。
傳統的網絡規劃是逐層規劃，路由器網絡和傳輸網絡是分別規劃的。由于互通的信息有限，導致全網規劃的結果不是最經濟的。另外，有些運營商認為，在網絡中應盡量減少昂貴的路由器端口的使用。一方面，是由于路由器的成本比較高；另一方面，并不是所有的流量都需要經過核心路由器處理，通過在邊緣路由器之間建立直達鏈路，可以減少核心路由器的端口，從而節省設備成本。
多層規劃就是把路由器網絡和傳輸網絡同時進行規劃，這樣可以在網絡中合理地配置資源，小顆粒業務通過核心路由器調度，利用統計復用提升效率，大顆粒業務在光層直接傳送，從而提升整網的效率。通過多層規劃工具來實現網絡扁平化的部署，比基于經驗的方式更準確、更高效，并支持網絡的逐步演進。同時，多層規劃工具能夠有效地支撐整網TCO分析，并通過增量規劃簡化擴容的復雜度。
以某運營商的骨干網為例。該骨干網由106個節點構成，其中包括20個核心節點，86個匯接節點。假設節點間的波長帶寬都是10G，業務矩陣按照每年60%遞增速度考慮，隨著流量的增加，扁平化建網和層次化建網的成本差越來越大，到第八年時，扁平化建網的成本只有層次化建網的61.62%。通過多層規劃工具，原來需要幾個月才能完成的規劃任務可以在幾天內完成。
由于網絡規劃有一定的周期，而數據業務具有很強的突發性，因此網絡存在動態規劃的需求。動態規劃需要增加流量檢測、多層PCE、Bypass服務器等，存在大量標準化的工作，還比較遙遠。而結合流量檢測和網管操作的半自動網絡扁平化方式，是一種比較可行的選擇。
故障波及范圍廣，影響客戶忠誠度
40G已經開始商用，40G鏈路上承載著成千上萬的業務，鏈路故障將影響眾多的業務，客戶的忠誠度由此大打折扣。如何提升骨干網的可靠性，是運營商面臨的又一挑戰。
隨著路由器故障恢復和保護技術的不斷發展，理論上路由器已能實現當網絡發生故障時對業務的保護。但是在實際部署時，由于傳輸資源受限而難以配置快速保護恢復的路徑，并且在傳輸鏈路故障時，會引起路由層面的大量告警及路由振蕩，對路由器沖擊很大。
ASON通過光層的快速重路由可以解決傳送網的多點故障，但是缺少和路由器的配合，可能存在保護不成功或多重保護的情況。若通過GMPLS UNI接口和路由器配合，可以實現多層網絡的協同保護，一方面可以加快業務的保護速度，另一方面可以節省過多的保護資源。另外，在進行多層的網絡規劃時，通過共享風險鏈路組的約束，可以提高骨干網的可靠性。
運維難，海量告警故障難排除
假設一個運營商每天在波分層面的告警有6千多個，而到了路由器層面，告警將成倍遞增，變成2萬多個。如此海量的告警導致根源告警被淹沒，快速及時找到告警根源將變得非常困難。這是因為一個傳送層的告警通常會在IP層產生10倍以上的告警，而且IP網和傳送網是由不同的部門管理維護，很難知道IP層和傳送層之間的承載關系，以及IP層和傳送層之間告警的關聯關系。通過IP和光層的協同運維，以及一個統一的數據庫，可以方便地維護IP和光層的承載關系及告警的關聯關系，能夠屏蔽掉大量的衍生告警，快速地找到根源告警，將故障定位時間由幾個小時縮短到幾分鐘。
通過統一網管及GMPLS UNI，又可以實現業務的快速部署，將業務開通的時間由數月縮短到幾天，從而更快地響應客戶、贏得市場。
綜上所述，在流量以超摩爾定律增長的情況下，不僅需要提升單節點的能力，而且還要從網絡架構的角度優化網絡；在扁平化架構的趨勢下，IP和光多層協同規劃工具可以指導扁平化網絡的部署，提升網絡的效率，降低網絡成本；而多層協同的保護和運維則大幅提升網絡的可靠性和運維的效率，降低運維成本。因此IP和光在流量、保護、運維方面的協同，是應對后摩爾時代骨干網挑戰的最佳選擇。
