IP和光网络联合组网技术策略研究基于IP和光网络的现状和联合组网需求，针对IP over WDM和 TP+OTN/WDM两种组网模型，从流量协同规划、告警联动、保护协调3个方 面提出IP+OTN/WDM联合组网技术的优化策略优化策略将优化IP+OTN/WDM 的联合组网方案，提高全网资源利用率，并最终降低网络建设成本和运维 成本因特网协议/多协议标签交换；波分复用；光传送网；多协议标签交 换的传送子集；通用多协议标签交换In this paper, we analyze the requirements for optimizing a combined IP and optical network. There are different models for such a combined network, including IP over dense wavelength division multipiexing ( WDM ) and TP+OTN/WDM. We describe optimization strategies for the IP+OTN/WDM model； in particular, we describe traffic synergic plarming , alarm linkage , and protection coordination. In optimizing the IP+OTN/WDM combined network, we seek to increase efficiency of all network resources and network capex and opex.IP/multi-protocol label switching ； wavelength division multiplexing； optical transport network； MPLS-TP； generalized multi-protocol label switching1 IP和光网络联合组网需求分析运营商的干线基础承载网络一直分为两层分别进行建设和运维： 上层是由路由器组成的因特网协议（IP）或因特网协议/多协议标签交换 （IP/MPLS）承载网，下层先后山SDH或波分复用（WDM）、光传送网（OTN） 等组成的光传送网络（简称光层）。
IP层向光层提出各节点间的光链路连 接需求，光层负责为IP层提供静态配置的光物理链路（包括STM-N链路、 WDM波长等），解决大容量、长距离传输和不同带宽电路的汇聚调度需求； TP层不感知光层的物理拓扑和资源信息，也不知道光层所提供的网络保护 信息，只能根据IP层面自身逻辑拓扑进行路山和流量优化；光网络不了 解IP层动态连接和流量变化等需求，因此不能快速为其提供更经济的直 达链路IP/MPLS已发展为下一代网络（NGN）统一承载技术，IP和光网络的 关系日益密切，共同承担着多业务综合承载和传送的如色，并且互联网海 量视频和数据业务发展驱动着IP网核心路山器的扩容周期Fl益缩短，出 现了几十太比特每秒量级的路由器集群；互联网业务已成为光网络带宽的 主要占用者，需要光网络大规模建设40波、80波的40 Gb/s和100 Gb/s WDM系统来满足爆炸性的带宽增长据相关研究预测[1],运营商的网络投 资和收益之间将出现“入不敷出”的剪刀差（如图1所示），从而兴起“智 能管道”应用研究热点随着业务IP化和网络扁平化的发展趋势，业内 越來越关注IP承载和光网络的分工融合，并口路由器100GE高速接口的 不断应用更向光网络提出一些新需求和严峻挑战。
运营商的基础承载网面 临着一些问题：如何规划100G子电路的汇聚调度，怎样根据流量增长來 降低过境转发流量对核心路由器的扩容压力，从而提高网络带览利用率和 降低综合成本？这些均需研究并应用IP和光网络的联合组网来实现全 球一些科研单位和通信设备商已开展了相关研究和应用试点，本文在中国 通信标准化I办会(CCSA)研究报告［2］的基础上，进一步总结提炼相关应 用策略，希望进一步推动IP+光联合组网的应用实践2 IP和光网络联合组网模型要实现1P和光网络的联合优化组网，首先需研究运营商的IP和光网 络现状和业务分工，从而确定一个优化的组网模型目前，全球运营商的 干线网络普遍采用IP over WDM的组网模型(如图2 (1)所示)图中本 地和过境流量的转发处理完全由IP路由器负责，密集波分复用(DWDM) 系统负责为IP路由器之间提供10 Gb/s、40 Gb/s乃至100 Gb/s的光波 长通道，光层(WDM终端和可重构的光分插复用器(ROADM))根据网络预 先规划来实现光波长级传输调度，不能随着流量增长而实现对本地和过境 流量的智能识别以及子波长级的疏导调度近两年來，大容量太比特OTN电交叉调度设备的推出，为有效旁路IP 层过境流量、降低路由器扩容压力提供了前提条件。
图2 (2)和图2 (3) 给出了两种IP+OTN/WDM组网模型，主要差异在路由器部署和业务承载分 工方面，IP+0T7/WDM模型I是由OTN/WDM和边缘路由器组成，0T7负责为 IP边缘路山器Z间建立直达路山，在模型II中IP核心路山器仅负责本地 流量处理，OTN负责为核心路由器的过境流量提供直达路由运营商可根 据自身的干线网络物理拓扑、节点规模和分层情况来选择合适的组网模 型IP和光网络的联合组网有两种实施路径，一种是传送网路径，通过增 强OTN的基于传送的多协议标签交换（MPLS-TP）和以太网分组功能，通 过标签交换通道/虚拟局域网（LSP/VLAN）作为子波长颗粒进行静态路由 规划，或基于通用多协议标签交换（GMPLS）用户网络接口（UNI）实现动 态带宽请求和连接建立，实现对核心路由器大量过境流量的光层旁路转 发；另一种是数据网路径，将IP核心路由器替换为新一代的多协议标签 交换（MPLS）路由器，基于MPLS的标签交换路径（LSP）进行交换和转发, 支持光通路传送单元-k （OTUk）线路接口来增强TP层运行、管理和维护 （OAM）和快速保护功能，光层仅配置WDM和可重构光分插复用器（ROADM） 系统來实现大容量和长距离传输。
目前，这两种方案各有利弊，运营商需 结合干线业务模型（如全部是IP数据业务，还是IP+TDM/L2 VPN专线的 混合业务？）、网络成本和运维体制进行综合分析选择 3 IP和光网络协同组网策略研究3. 1 IP和光网络的流量协同策略IP和光网络联合组网，首先需要进行统一路由规划和流量协同IP 层的路由规划需结合光网络的物理拓扑进行科学设计，光网络需根据IP 层的逻辑连接需求完善光层链路连接O流量协同是在流量较人的边缘节点 Z间增加光层直达路山，即把核心路山器的过境转发流量分流到光层，使 整个IP网络达到接近边缘路由器直连的效果，区域间流量以直达为主、 转发为辅由于光传送网设备的每比特成本和功耗约为IP层路由器的 1/5-1/3,因此采用()TN旁路IP层核心路由器的过境流量后，可有效降 低対路由器的扩容压力，解决IP网络容量“瓶颈”，从而提升整个基础承 载网络的资源使用率据国际某知名运营商的现网模型研究，流量协同可 降低对核心路由器容量需求的25%〜50%鉴于IP承载网普遍采用MPLS静态流量工程来解决服务质量(QoS) 和网络保护问题，新一代分组增强型0TN设备已集成融合了 MPLS-TP分组 交换和转发功能，因此建议采用MPLS标签作为路由器和0TN均能识别处 理的子波长调度颗粒，从而使基于LSP标签实现过境流量的识别和转发。
随着干线TP层流量的快速增长，对光层支持动态连接建立的需求也 将H益迫切，在GMPLS UNR多层多域控制、实现集中路山计算的路径计 算单元(PCE)等一系列智能控制平面技术发展成熟和性能满足要求的前 提下，建议流量协同逐渐从网管静态配置方式向智能控制平面协同方式演 进GMPLS UNI在IP+光网络应用如图3所示图3中路由器实现通用多 协议标签交换用户网络接口-客户侧(GMPLS-UNT-C)功能，光网络实现通 用多协议标签交换用户网络接口-网络侧(GMPLS-UNI-N)功能，全网传送 和管理效率可进一步提升，网络综合成本也可大幅降低路由器通过 GMPLS-UNI接口向光网络层发起链路连接建立请求，并携带链路带宽、QoS, 链路节点和链路节点风险组等信息，光网络通过UNI-N响应后能快速建立 满足其耍求的直通链路3.2 IP和光网络的告警联动策略IP和光网络联合组网应实现光层故障到IP层故障的快速传递，消除IP层故障感知的盲区在路由器和WDM/0TN设备対接采用的各种类型物理 接口以及逻辑子接口上，实现光层故障告警到路由器接口的联动，把光层 快速故障传递的能力延伸到路由器，实现IP层保护恢复机制对底层故障 的快速检测和响应。
完善路由器对故障告警的左位机制，配合光层告警联 合实现快速的跨层故障定位10GE以太网接口遵循IEEE 802. 3-2008［3］标准，40GE/100GE以太网 接口遵循IEEE 802. 3ba-2010［4］标准这两个标准中均新增了以太网PCS 层的木地故障(LF)和远端故障(RF)码流，能够实现以太网接口的故障 状态通告在ITU-T G. 709V3E5］标准中，也增加了 0TN告警到以太网接口 LF的转换定义因此，利用本地故障/远端故障(LF/RF)和OTN告警的联 动，能够快速实现以太网接口跨光层连接时的端到端故障快速通告，对网 络运维有了重大提升OTN和路由器的OAM故障联动如图4所示图4中 在路由器和0TN/WDM设备联合组网时，采用支持LF/RF的10GE/40GE/100GE 接口，两端路由器在任何故障点发生单向中断时，都会立即收到LF或RF 故障通告经测试，该故障联动方式的端到端故障传递时间小于10 mso在性能管理方面，传输线路误码一直是网络运维中较难定位的问题， IEEE 802. 3ba标准在40GE和100GE以太网接口中引入了同步头误码检测 和BIP8误码检测，能够检测最大10-6的误码率。
对于路由器支持40GE 和100GE接口的应用场景，以太网接口路误码检测能力上已有所提升随着OTN技术和产业的成熟，OTN已被公认为替代SDH的高速信号封 装标准，并且山于100GE接口的传输距离有限(目前小于10 km),因此有 些路由器已开始支持100G的0TU4客户接口，如图5所示图5中路由器 使用OTN接口与OTN设备对接，将实现端到端的OTN OAM3.3 IP和光网络的保护协调策略冃前IP over WDM网络有两种保护应用策略，一是WDM层不配置保护, 完全由IP层配置MPLS-TE快速重路由(FRR)实现100 ms量级快速保护, 或通过协议快速收敛技术实现秒级恢复；二是WDM层为重耍的TP链路配 置1+1波长保护或光链路保护(OLP)来实现小于50 ms的光层快速保护, IP层配置MPLS-TE FRR或协议收敛技术实现本层故障时的保护恢复在没 有对两层网络保护进行联合规划时，通常会出现保护过度(保护资源耗费 过多)或保护不足(部分故障的保护失效)问题，影响网络成本或整体可 靠性在IP+OTN/WDM的联合组网模型下，适宜自下而上考虑联合生存性， 并充分发挥IP层和光层保护恢复技术的各自优势，协同提高网络可靠性, 达到资源使用和可靠性要求之间的平衡。
光层保护技术快速和可靠，建议 在网络中应优先部署通过在路由器端口设置拖延时间(Hold off time) 以及双向快速检测(BFD)检测周期，可以使0TN保护倒换产生的瞬断不 传递和影响IP层业务运营商可根据所承载业务在可靠性方面需求的不 同，进行。