摘要：随着100G规模商用，传送网络带宽的急剧提升，使得网络业务形态和运维环境产生了质的改变。OTN带宽资源管理从辅助选项变成必备功能。本文分析了OTN带宽管理的要点，带宽管理应用场景，以及未来带宽管理需要加强的方向。
1、100G OTN的影响
100G时代如约到来，尽管目前还没有充分体现出成本优势，但是每个人都相信未来的100G波长终将像今天的10G波长一样普及。单波100G意味着存量网络上的10倍扩容容量， 80波系统就可以轻易获得8T的传输容量。而这些硬指标的光辉恰好掩盖了其更加深远的影响。
在语音业务主导的MSTP时代，一个STM-64线路能够承载4000个最常见的E1电路。随着流量暴涨和业务全IP化，传送网络的运营环境发生了根本性的变化，从数量上看，GE业务占绝对主导。ODU0调度曾经让我们无比兴奋，但是在调度颗粒与业务的匹配中，它影响的因素只是分子，一个10G波长只能得到8个ODU0。综合考虑形态和颗粒，100G OTN网络使得业务与承载管道重新得到了匹配。OTN网络突破了刚性的底层瓶颈，随着100G应用逐步深入，技术与需求互相促进下的网络建设热情迟早会被再次点燃，这种遐想传递到运维层面，就成了变革的动力。为了迎接这一挑战，我们还需要建立与全新业务形态相匹配的运维模式。
2、100G OTN运维要点
谈到OTN运维，一方面当然是降低维护成本，但是这是做减法，其空间受制于现有技术条件，另一方面，我们认为更应该强调业务响应能力，通过兑现网络资产实现基础网络收支平衡。
传统上WDM仅仅是作为光纤的替代品，而OTN与WDM的固有关系，使得今天的OTN运维有很多WDM的影子。OTN当前的业务发放与WDM波长绑定紧密，实际上包括了硬件部署、光层调测这些环节。这种方式与SDH配交叉开通业务差距非常大。在各种不同的条件下，OTN的业务响应周期从几天到两个月不等，这种等待成本和不确定性对于很多业务需求来说门槛太高。 结果一边是饥渴的业务部门和企业客户存在大量业务需求得不到及时满足，与此同时，OTN的网络带宽却得不到充分消化，网络轻载，相当于推高了TCO。那么要建设快速业务响应能力，首先要清楚地认识到OTN和传送网的独有特征。
1）OTN的拓扑结构特殊，需要采用独特的分析方式。在电信网络中，除传送网之外，其它都是全对称的扁平网络，各个网络节点只有大小之分，没有上下游和承载关系（数通设备完善成熟的协议抵消了上下游关系）。而传送网是矩阵关系型网络，低阶网络的结构完全取决于高阶网络调度构成的投影，每个节点的调度能力分工都有很大差别，两个站点间的连接关系往往取决于其它站点的具体情况。100G OTN的出现尤其加剧了这种复杂性。10G或者40G的OTN，一个端到端业务只会出现一个级别的调度，使用100G波长时，为了保持现有的带宽使用效率，往往需要分成高低阶两层调度，因此调度单元（即OTN电子架）之间的连接关系取决于OCh和高阶ODUk的穿通和上下。
图1 OCh和高阶ODUk掩盖下的连通性陷阱
2）OTN颗粒大而数量少，承载的业务量大，加上波道资源本身稀缺，100G OTN的生存性和经济性都非常敏感。这种成本分布特征使得OTN只能接受白盒化的运维方式，软件辅助运维手段必须提供可信赖的过程，以证明其不存在任何单点失效风险，且跨段间调度时，时隙资源的使用是最高效的。
图2 不同层次的成本分布对比
3）异构多域的融合网络，组网方式灵活多变，网络环境异常复杂。原来的SDH+WDM，变成了多种技术、多种实现方式并存。PTN普及的同时，庞大的SDH存量网络仍然活跃，甚至还存在扩容，而GE以上颗粒的调度，又以直接采用ODUk承载最为经济。OTN以下，还存在PID、ROADM等技术选项。网络带宽需求永无止境，Flex Grid、OBS/OPS等新技术还在排队进入我们的网络。业务颗粒跨度大，运维风格千差万别，而功能却扁平化了。一条业务在网络中传输，会遇到新旧各种存量设备，调度节点之间的逻辑连接被掩盖在五花八门的物理器件和管道内部，在业务规划设计阶段无法看到网络全貌，给业务调度带来非常大的困难。
图3 多种承载技术并存
综合OTN及传送网的这些特点，结果就是难以建立一个统一的网络描述模型。造成现在传送网运维大量使用Excel表格和纸件。在100G时代，当业务量越来越大、mesh网络越来越多时，连接关系、承载关系的复杂度以几何方式增长，依赖这些冷兵器终将无以为继。
3、100G OTN带宽管理方案
运营商投资建设的是承载业务、创造商业价值的网络，华为uTraffic产品的OTN带宽管理开宗明义回答这一问题：一个网络共连接了多少个节点，节点之间的带宽有多大。
考虑到OTN网络节点之间关系的重要性，所有的带宽信息全部以拓扑图的形式呈现。TDM业务不同于以太柔性管道，特定颗粒的业务承载能力不单取决于带宽的大小，还取决于承载管道的信号映射结构。带宽管理在拓扑图上单独过滤呈现特定颗粒的带宽分布情况。所有的带宽信息，在提供量化统计的同时，通过不同的颜色标明了其满足情况。传统的OTN扩容方式是根据规划建设WDM环，将新增带宽平均地分布在所有跨段上。通过这些预警信息，能够在空间维度更加精确地指导扩容，避免浪费投资。带宽预警还能避免出现结构性的带宽资源不足，确保包括支路端口在内的所有业务资源都是就绪的，将业务响应时间保持在最佳水平上。
图4 带宽资源拓扑图和预警
即使两站间存在对应颗粒的带宽连接，仍然不能保证业务调度能够进行，因为任何交叉调度都是基于电子架进行的，所以我们还需要将带宽信息细化到站点内的电子架级别。交叉平面视图提供了带宽连接的电子架关系透视信息。一个中等城市的城域OTN网络可能只有不到30个节点，而具有集中交叉调度能力的电子架的数量则可以达到上百，常用的显示屏幕无法完成这种规模的可视化呈现。交叉平面视图提供了智能化的过滤显示，可以根据上下文环境平滑地选择相关的带宽信息，自动屏蔽无关的电子架与带宽。
以波道平面视图支撑光层mesh化。由于其稀缺性，波道资源是传送网最宝贵的无形资产。对于mesh化的WDM，波长路由不是局限在一个明确的环链系统上，传统的顺序式波道分配图难以清晰表达波道资源的分布情况。波道平面视图将密集波分网络描述成与系统波道数对应的数十个波道平面，每个平面以图形化的形式独立地描述每个跨段对应波道的使用状态。基于矩阵式的波道平面视图，用户能够直观地看到两个节点之间是否可以建立波长直连，从而避免使用不必要的电层穿通，不合理地占用多个波长。此外用户也可以基于波道平面视图从整体上评估是否存在波道资源碎片化，及时做出调整。
4、带宽管理的应用价值
带宽管理简化了网络运营，为网络规划扩容提供了现网实况的第一手输入。在处理网络故障时，我们需要了解信号层次之间的承载关系，而在管理业务时，承载关系只会带来不必要的复杂性，业务管理只需关注信号本身，而非网络的层次关系。在业务规划阶段，带宽管理可以将网络抽象成与业务颗粒对应的一个切片，屏蔽其它无关层次。在业务发放完成之后，带宽管理可以根据承载关系进行带宽换算，调整受影响的关联高低阶带宽资源数据。当前OTN高性价比的优势部分被其越来越复杂的功能特性抵消，对于网络现状的描述越来越困难，制约了网络规模的继续扩大。未来的100G厂家只有提供配套的网络描述手段，才算真正的E2E解决方案。OTN带宽管理将OTN大容量低成本的优势发挥到极致，是超大容量OTN设备的实际运用的必备条件。
这种按层次进行网络切片的方式还扩展了运维视野。由于屏蔽了无关信息，软件处理能力在地域横向范围上得到了大幅加强，能够将省干与本地网合并处理，或者多个省干合并处理，分析子网之间的邻接关系，计算跨多个子网的业务承载能力。当前的大环境导致运营商对成本越来越敏感，不管是IDC还是4G都无法支撑过去那种粗放的基础网络建设模式。支撑统一的传送网向可运营的方向演进，并提供配套支撑，是衡量厂商竞争软实力的要素之一。OTN带宽管理这种合并多个区域网络管理的能力，能够在更大范围内发现网络的薄弱环节，加强了跨地域的专线业务运营能力，可以有效降低部署100G OTN产品的实际成本。
带宽管理可以改善网络生命周期管理，进行趋势分析，指导扩容。通过积累周期性的网络带宽资源快照，可以建立全网各个跨段间的带宽资源消耗历史数据，为分析预测未来的带宽需求提供参考数据。历史数据的参考意义也许不是太大，但是对于ASON网络，这种数据还有更加现实的意义。由于ASON网络的生存性是通过其动态变化的重路由实现的，在基建活跃、光缆布设条件恶劣的地区，重路由非常频繁。根据各大运营商的实际网络运营数据，对于总光缆长度约100，000公里的传送网络，每年大约会发生150~300次光缆单点故障。如果缺少时间维度的带宽分析，100G ASON的薄弱跨段非常隐蔽，风险急剧放大。只有根据历史记录，结合故障模拟，才能找到潜在风险，对应补足。而缺少这种风险分析能力的100G ASON方案显然是不完整的。
5、结束语
在汹涌澎湃的ICT变革中，只有网络本身是真正坚不可摧的最后堡垒。而传送网络的本质，就是它所提供的各种带宽。展望未来，带宽管理不会止于带宽，而是传送网从形而上的物理网络到解构主义的功能模型这一演进过程的开端。带宽管理抹平了异构多域的传送网，运营商通过一个完整统一的传送网，可以平滑地兑现网络资产，实现管道经营。而唯有管道经营，才能撬动社会资源，通过带宽需求与网络建设的良性互动，实现太平洋一样宽的管道这一宏伟预言。
作者：戴广翀(中国移动通信集团设计院有限公司工程师)
(审核编辑: 智汇李)
