IPTime骨干解决方案白皮书-V1.2.doc

IP&OTN 协同二一年一月目 录1前言31.1骨干解决方案背景31.2骨干解决方案相关技术标准32方案简介32.1流量协同（多层网络优化）32.2保护协同52.3运维协同52.4方案小结63关键特性63.1T级别的OTN及集群路由器63.2E2E 40G/100G63.3流量采集分析73.4决策支持：多层网络规划工具73.5决策执行：物理端口/ Vlan子接口/cOTN接口的bypass73.6动态SRLG83.7MC-LB&cOTN83.8协同运维93.8.1融合管理93.8.2可视运维103.9控制平面104案例分析105结束语12摘要：为了解决流量增长导致骨干网成本增长过快的问题，华为推出了IPTime骨干解决方案，该方案以IP&OTN 协同为主要理念，实现了多层网络优化的流量协同，保护协同，运维协同，从而大幅降低了骨干网Capex，Opex，并增强了网络的可靠性。关键词：多层网络优化，多层网络规划工具，协同保护，协同运维，cOTN，MC-LB，GMPLS-UNI1 前言随着WEB2.0，P2P，视频共享、IPTV等各种宽带应用的不断兴起和VDSL、GPON等高速宽带接入技术的部署，互联网流量长期保持高速增长，据相关研究表明，目前全球互联网的增速保持在50%60%。传统的扩容方式只是简单的增加汇聚层，增加网络的节点，导致网络复杂，运维困难，成本居高不下。不断增长的带宽需求导致成本增长过快，而收入增长却比较缓慢，面对这一矛盾，不少运营商和设备商开始考虑IP和光的融合。1.1 骨干解决方案背景IP和光的融合目前主要有两大趋势，一个是路由器出彩光接口，另一种则是IP和OTN协同的方式。前者由于方案封闭，并且存在管理界面不清晰，难以维护等缺点，不被大多数运营商所接受。而IP和OTN协同方式具备开放性和良好的扩展性，可以进行多粒度的疏导从而能够降低整网的成本，而且多层的协同保护能够有效的提高网络可靠性，协同运维能够提升网络的运维效率，已成为骨干解决方案的主流。1.2 骨干解决方案相关技术标准IP和光一直备受业界关注，在ITU-T,IETF,OIF都有相关的工作组。关于IP光目前主要有三种模型：Overlay 模型，Hybrid模型，peer模型，而over lay模型由于良好的开放性和继承性被业界看好。值得一提的是随着OTN，WSON，多层PCE等标准的不断完善，IP和OTN协同已成为主流的骨干解决方案。2 方案简介华为的解决方案不仅考虑了节点级的处理能力，例如T 级别的OTN和集群路由器、E2E 40G/100G，而且考虑了网络级的处理能力，主要体现在路由层和传输层的协同。2.1 流量协同（多层网络优化）典型的路由器网络，其都是分为多层的，例如下图所示就是一个两层的网络，一层是PE，一层是P，其中所有的PE路由器均通过P路由器来交换。IP和OTN协同方案，其基本原理就是PE和PE之间的大颗粒穿通流量通过传送网络直连连通（如图中的红色和黄色链路所示），而小颗粒流量仍旧通过P路由器统计复用；通过路由器层和传输层的联合优化，在网络能提供的总带宽能力不变的情况下，大幅降低路由器网络和传送网络的总投资成本。流量协同的主要思路是优化网络连接，提高网络承载效率。主要分成三个部分：1. IP网络流量采集分析系统。主要解决流量的统计问题，获取路由器节点间的流量数据。即PE-PE流量，以及PE-PE之间某业务的流量，例如某个VPN，某些VPN，或者Internet业务等。2. 决策支持系统。所谓决策支持系统，就是根据网络流量数据，给出成本最优的网络连接。这个决策系统可以是实时的，也可以是离线的；可以基于当前流量做分析，也可以基于未来预测流量做分析。决策支持系统，当前主要使用多层规划软件来实现，通过对流量的分析，给出最佳的多层规划方案和网络连接方案。3. 决策执行系统。 决策的执行需要路由器层面和传输层面的支持，主要包括1）路由器和传输之间的接口。考虑到不同的应用场景，当前包括物理接口，VLAN子接口和cOTN子接口。2) 路由器和传输之间的信令接口。当前主要考虑GMPLS-UNI信令，使路由器和传输两层互动，路由器使用信令直接驱动传输链路建立，减少两层之间的维护难度和工作量。综上所述，流量协同主要包括以下关键技术：流量收集分析技术，多层网络规划技术，物理端口/cOTN接口/Vlan子接口的bypass。2.2 保护协同骨干网的可靠性是一个重要问题，因为骨干网的故障影响范围非常广泛，通常一个国干网络故障可以影响到成千上万用户的业务。而用户体验决定了用户的忠诚度并影响了新业务的开展及绑定，因此从某种意义来讲，骨干网的可靠性间接影响了运营商的收入。虽然IP层和传送层各自都有丰富的保护，但是在保护的配合上存在问题：或者是保护不成功，或者是重复保护，不仅浪费资源而且影响业务质量。保护协同就是通过IP层和传送层的联合保护，根据运营商的不同需要，提供最优的联合保护方案，主要的特性包括动态SRLG和MC-LB。2.3 运维协同传统的路由器网络和传送网络是由不同的网管管理，并且由不同的组织维护，在业务的快速开通和故障定位上存在比较大的问题：当数通部门需要增加一个波长的时候，传送网可能需要一个多月的时间才能够提供，严重影响了业务的开通和快速上市；IP承载网80%以上由波分承载，当路由器业务发生中断，是IP承载网自身的问题还是波分设备的问题，目前缺乏快速有效的定位和隔离手段；当传输波分发生故障，传输不清楚自己故障是不是影响到IP link，同时具体影响哪些IP link。IP网络运维复杂，WDM承载IP的承载关系复杂，配置业务需要多次跳转页面。“以人为本，网络易运维”是协同运维的主要理念，主要包括IP和OTN的融合管理以及承载业务的可视运维。2.4 方案小结如下图所示，IP&OTN 协同主要包括三方面的协同，即流量协同，保护协同，运维协同。通过流量协同降低网络的Capex，通过运维协同降低Opex，通过保护协同提高网络可靠性，提高业务的体验，从而增强客户的忠诚度，间接增加收入。 从网络部署和技术发展的节奏来看，IP和OTN协同可以分为三个阶段。第一个阶段称为手动协同阶段，目前的设备都可以支持，但所有的规划都是手动完成，规划的效果取决于人的经验，并且工作量比较大，当前163骨干网就是一个最好的例子；第二阶段称为半自动协同，主要的特点是增加了流量矩阵的检测，增加了离线的多层规划规划工具，从而帮助运营商更好的做决策，减少手工劳动，提高效率和准确性；第三阶段是为适应网络动态发展的需要，实现智能的协同化，该阶段将会需要多层PCE，智能优化模块，因此在标准上还有较多的工作。3 关键特性3.1 T级别的OTN及集群路由器为解决单节点的容量问题，华为率先推出了1.28T/2.5T 的OTN设备, 并可升级到3.2T/6.4T，而且已经实现业界的首个24集群路由器的商用，通过ISHE技术可以在线硬件扩容至200T。3.2 E2E 40G/100G目前多数网络以10G接口为主，但是随着流量的增长，网络升级到40G,100G是大势所趋。40G/100G相对于10G等价链路捆绑有着天然的优势，它带来了业务透明、空间节省、功耗降低、管理方便等一系列优点，从而在解决带宽瓶颈的同时节省端口，提高效率，降低运维成本。同时由于100G产业链还不够成熟，40G阶段不可逾越。华为E2E40G/100G是指40G/100G的路由器和40G/100G的传输设备无缝对接，提供端到端的40G/100G解决方案。不仅如此，华为还提供了从10G网络向40G网络平滑演进的方案:首先引入40G cOTN接口，一个40G cOTN接口可以当作4个10G接口使用，这样只在核心汇聚节点先升级，而边缘设备保留10G接口，从而减小了初期的投入；随着流量的增长，可以采用非等值的负载分担，实现10G链路和40G链路的高效捆绑；当流量再增大时，可以在核心层全部采用40G接口，10G接口用于PE节点的下行。3.3 流量采集分析流量采集分析采用Netflow/Netstream技术，多数骨干路由器都支持此功能。3.4 决策支持：多层网络规划工具传统的骨干网络是逐层规划的，路由器网络和传送网络由不同的部门维护，因此存在网络资源利用率不高，QOS及可靠性部署复杂的问题，并且网络规模很大时难以做到多人同时设计。相比传统的单层网络规划工具，多层网络规划工具将大幅提高资源利用率和网络可靠性。通过跨IP层和传送层的协同规划，可以根据业务流量统筹分配两层的带宽资源，实现业务流量的协同承载，提高资源利用率；同时，通过两层的协同规划，避免一个故障激发两层各自保护而导致资源浪费，实现高效保护，提高网络可靠性，也是实现骨干网IP层和传送层智能协同的必要基础。现阶段支持的是基于RSVP-TE和传输层的多层网络规划，后续会支持基于IP和传输层的多层网络规划。3.5 决策执行：物理端口/ Vlan子接口/cOTN接口的bypass物理端口的bypass，粒度最大，适合大颗粒流量的bypass,可以支持10G，40G，未来支持100G端口的bypass；而VLAN bypass适合流量比较小的bypass，例如10GE接口中几个G流量的bypass，因为不需要新增物理端口，因此对现网的兼容性很好。此方案需要传输层感知VLAN，然后根据VLAN将不同的报文转发到不同的ODUk链路上; cOTN即通道化OTN，是将一个OTN物理端口通道化为多个小的子端口的一种应用，它同样适合流量比较小的bypass，因为是硬管道，所以QOS比较好，并且可以提供丰富的OAM功能。VLAN子接口和cOTN都是标准的接口（符合802.1Q和.709），具有良好的开放性和互通性。3.6 动态SRLGSRLG就是共享风险链路组。对于路由器的多个不同的链路，可能会存在经过了相同传输路径的情况。如果此传输链路故障，则路由器层面主备链路会同时故障，这两条链路就像放在同一个篮子中的鸡蛋一样。标示SRLG的目的，就是要求路由器的RSVP-TE信令在计算路径的时候，将有相同SRLG信息的链路不放在主备路径上，这样通过SRLG信息，以及SRLG计算，可以保证RSVP-TE路径的主备链路一定不会因为一个底层链路的故障而同时故障，从而提高路由器层面保护的可靠性。当前不论是路由器层，还是传输层，都已经实现了这个技术，我们把它叫做静态SRLG。但是路由器层面的SRLG信息是路由器网络管理人员通过和传输网络管理人员的人工交互后静态配置到路由器上，需要逐条为每个路由器的链路配置这个信息，因此存在以下问题：1）需要路由器和光网管理维护人员大量细致的信息交互和配置，这个工作量很大，而且很容易出错；2)一旦传输层面进行链路重新规划和调整，需要重新和路由器人员交互，重新修改路由器层面的配置；3)如果传输使用了ASON GMPLS技术，传输路径有可能自动发生变化，那么这个变化的路径信息如何告诉路由器管理人员，是一个很困难的事情。基于上面的问题，华为公司提出了动态SRLG的解决方案。其基本思路就是，通过扩展路由器和传输设备间的GMPLS-UNI，传输设备将SRLG信息自动传送给路由器设备。这样上述三个问题都可以很好的解决。1）由于SRLG信息由传输设备直接发给路由器设备，不需要人为的交互，因此大大减轻了维护工作量，而且不会出错；2) 传输链路调整，传输会自动更新SRLG信息；3)传输GMPLS-UNI ASON重新计算路由后，也会重新更新SRLG信息给路由器。传输上报的SRLG信息会根据链路实际情况上报，包含了此链路各个层次的信息，OTN层、光层、以及光纤层面等；这里需要注意的是：如果下层有保护，则不需要上报此层的SRLG信息，因为保护功能已经消除了SRLG。3.7 MC-LB&cOTN MC-LB（Multi-Channel Load Balance）是将多个cOTN端口捆绑在一起，形成一个逻辑管道的技术。如下图所示，路由器上有两个OTN端口，分别为D-P1和D-P2，将其分别通道化为两个子端口，然后分别将两个物理端口中的两个cOTN子端口捆绑成一个MC-LB1端口，以及MC-LB2端口。通过这样的一分一合，使得MC-LB技术给用户带来了更多的价值。1. 增强网络可靠性MC-LB技术利用路由器与光设备的配合，通过二者之间的物理链路来增强网络的可靠性。组内的不同子通道可以通过不同的传输通道承载，这样一个MC-LB组可以实现端到端的保护功能；2 提高带宽利用效率MC-LB可以非常灵活地分配带宽，根据用户带宽灵活的捆绑多个子端口，而且支持平滑扩容，从而大大提高网络带宽利用效率。3.8 协同运维3.8.1 融合管理快速业务发放：1、完善的业务模板：包含Tunnel模板，L2/ L3VPN/ VPLS/ PWE3业务模板,QoS策略模板，业务相关参数一站式配置，减少80%参数输入，点击源、宿E2E业务快速创建，效率提升36倍，在一些极端情况下，甚至可达10倍。2、批量下发：业务实现批量下发，效率提升23倍。3、自动计算路径：静态路由网管自动计算，标签自动分配，“0”人工干预。提供跨域的E2E业务维护（SDH/ WDM/ WM/ PTN/ CX/ Router/ Switch)，跨TDM和PW的E2E业务管理，跨L2VPN和L3VPN的E2E业务维护等，真正实现不同技术业务的E2E管理，有利于故障的准确定责，精确定位。4、IP光的业务层次一键式切换，层次化展示，IP和WDM业务承载关系一目了然快速故障定位: IP域内告警根因分析，IP海量告警清理，减少85的IP域无效告警（目前业界领先），提高IP域告警的可用性，主要包括IP+光的告警相关性分析和光告警所影响的IP link。3.8.2 可视运维1） 为什么需要可视运维？IP网络像云一样，业务路由不可视；IP故障定位困难，排查时间长，很多瞬间故障很难从根本上解决；IP网络承载的业务，客户最终体验不可见，无法管理业务质量。2） 可视运维的客户价值：可视运维，即我们的IP网络SQM解决方案，就像IP网络的仪表盘，可以带来如下价值： IP网络指标完美监控，覆盖场景全面（，客户体验可度量，可评估，可预警； IP业务（IPTV、HSI、VOIP）业务E2E呈现，故障和业务性能实时监控，现场指导排障； 全网路由实时呈现，历史瞬间故障可追踪，彻底解决瞬间故障的顽症； IP故障自动定位，只要输入源宿IP地址和源宿端口，I5分钟内自动定位出故障根源。3.9 控制平面在手动协同阶段不需要考虑控制平面，但是在半自动协同和智能协同阶段，控制平面将发挥越来越大的作用。控制平面的关键技术主要包括GMPLS技术，UNI技术，PCE。GMPLS-UNI是路由器和传送设备的控制平面的接口，通过该接口可以实现动态的协同，BOD等特性，因此GMPLS-UNI是实现智能协同的基石。控制平面可以分为集中式和分布式，而分布式是业界的主流，但是分布式在一些情况存在困难，比如：网络规模