基于IP技术的网络融合

王明军

【摘 要】伴随着业务的IP化承载及业务端到端的传输，网络界限越发的不明显，各网络独立性的劣势也逐渐显现出来。为了减少网络层次，简化网络结构，通过对各网络层次的特性进行分析，提出了网间融合（UTN和CE）和管理控制融合（UTN和OTN）两种方案来解决融合问题。通过这两种思路可以简化网络结构，从而更加有效合理地利用现有网络资源。

【关键词】网络融合 扁平化 UTN CE OTN

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.24.004 中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2016）24-0017-04

1 引言

随着技术发展日新月异，承载的业务越来越多样化，各承载网也越来越多。主流运营商现有网络中，存在MSTP（Multi-Service Transfer Platform，基于SDH的多业务传送平台）、UTN（Universal Transport Network over Fiber，綜合业务光传输网）、CE（Customer Edge，边缘路由器）、核心网等多种网络，各网络相互关联。这就使得网络层次复杂、结构不明晰，随着业务IP化的发展，多张网络在一定的业务功能上有了重合。从网络资源的角度上来看，这种重合造成了一定程度上的资源浪费，本着资源清晰、降低成本、维护便捷的原则，网络融合势在必行。基于此，本文讨论了UTN、CE、OTN（Optical Transport Network，光传送网）三张网络两种融合思路的可行性及其优劣。

2 UTN和CE的融合

伴随着各种业务不断的IP化，2G/3G/LTE移动通信传输、业务专线等传统与非传统业务都已经逐渐通过IP化承载，数据IP化相对原MSTP、ATM（Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）等业务来说，安全性和可靠性更高。但多种业务都通过IP化来承载也存在一定的弊端，业务越来越多，相应的端口就需要频繁扩容，主干路由器压力较大，这样会影响整个网络的安全性和稳定性。此时可以通过在中间增加一级路由器，将传送的业务汇聚后再接入IP承载网，由此诞生了路由器。

CE路由器在网络中的位置如图1所示：

现网中CE路由器处于移动核心网网元和业务系统中间，其作用是汇接移动核心网和业务系统，且可以对两个系统进行隔离，前端部分为传送业务，后端部分为管理业务，这样对于整张网络的层级比较明晰，同时IP承载网设备和CE设备分别单独管理。随着业务的快速发展，CE路由器的功能也越来越强大。业务的部署、扩容和链路调整都可以通过更改路由的设置来完成，这样就避免了对IP承载骨干网络的调整，在一定程度上增强了网络安全性。从业务的角度上来说，CE路由器还要承载疏通移动软交换中的本地业务，以提高网络的效率。此外，由于目前设备厂商林立且标准不一，因此CE路由器还需要有适配不同厂家业务系统的能力。

随着业务的发展和各厂家独立为政，CE路由器的劣势也凸显出来，具体如下：

（1）核心网CE作为无线配套，由无线厂家统一配置，导致现网CE设备类型复杂、能力高低不齐。

（2）在有多个核心网机房的情况下，地市内跨机房之间的流量需要到AR/PE接入路由器绕行，浪费骨干网资源，并且在现有的数据流情况下，UTN网络具备CE的功能，对于现有网络来说，存在一定的资源重复和浪费，因此对于UTN和CE网络的融合势在必行。

UTN和CE网络融合的网络拓扑如图2所示：

UTN和CE网络融合后，现有的UTN网络通过汇聚设备直接接入AR/PE（路由器），无需通过CE路由器的穿透，核心网部分直接从现有的AR/PE接入RNC（Radio Network Controller，无线网络控制器）即可。现有各CE网络、UTN网络都是独立的自治域，且分别与骨干网连接。网络融合后，应保留唯一的自治域，业务在网络中实现统一管理、统一调度，并与骨干网络唯一出口连接。

UTN和CE网络融合前后对比如下：

（1）造价：融合前CE设备价格远高于对等的UTN设备；融合后核心网元只需要一次对接，所以参与外部对接端口数量减少一半，造价降低。

（2）界面：融合前原核心网要参与UTN、CE对接两次；融合后只负责与UTN对接。

（3）运维：融合前无线基站到核心网需要通过CE透传一次；融合后不再穿透CE网络，开局及运维协调简便。

（4）综合承载：融合前独立承载；融合后UTN网络综合承载2G/3G/LTE/IMS/集客等业务类型，便于方案统一。

由此可见，UTN和CE网络融合后可以减少重复投资，方便运维，简化网络结构，优化配置避免迂回，互通提高承载效率，实现固网移动业务的端到端配置和综合承载。

3 UTN和OTN的融合

随着业务的多样化发展，UTN、OTN在网中组合应用越来越多，目前UTN是多业务的承载网络，其主要作用是进行移动业务回传和汇聚，所以在城域边缘部署了一定数量的UTN接入设备。而UTN容量有限，目前只能达到10 G颗粒，当业务超过10 G颗粒时，就需要在网络中采用OTN传输，并且伴随着OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）等业务下沉，边缘层对于OTN的需求越来越多，以此来结余纤芯资源降低传输成本，同时OTN的传输也提高了数据流的质量和安全。

由于上述原因，UTN和OTN混合组网的规模逐渐增大，到UTN边缘节点数量越来越多，整个网络的拓扑类型也更为复杂。在同一个区域内，需要同时对UTN和OTN混合组网时，业务配置繁琐、效率低下。在现有环境中，不同的厂家是两套独立的管理系统，即便是同一厂家，UTN和OTN网络也是两套不同的管理系统，这两个网络之间没有管理和调度的互通机制，各自为政，移动回传业务的端到端管理就需要贯穿几个不同的网络。OTN网络基于其复用的原理，对于从UTN传输的业务只起到透传的作用，业务发展越多，则UTN和OTN的交叉组网就会越多。为精简网络结构，方便后期维护管理，实现两张网络的统一协调调度十分关键。

现网中UTN和OTN网络的位置及管理方式如图3所示。

UNT和OTN混合组网中存在的问题如下：

（1）网络结构复杂：网络结构庞大，边缘节点数量大，拓扑类型复杂。

（2）业务配置复杂：业务端到端配置时需要贯穿不同的网络，涉及风险因数大。

（3）维护管理复杂：海量设备带来管理的空前复杂性，设备各网管对运维人员提出更高的要求。

（4）跨层管理有难度：根据告警难以快速定位故障源进而排除故障。

为解决上述问题，UNT和OTN网络融合提上了日程，目前无论是UTN网络还是OTN网络，主要采用的是EMS（网元管理级系统）在進行网络管理并实施各种管理和运维工作，各管理系统通过自身的SDN（Software Defined Network，软件定义网络）等智能控制平面的工作是分阶段逐步进行的。

UTN和OTN网络融合的网络拓扑如图4所示。

融合方案主要是基于目前UTN网管和OTN网管系统进行改造。其中，UTN和OTN的EMS分别控制UTN及OTN两个不同类型的网络。由于EMS扩展了北向的接口，从而可以实现UTN EMS和OTN EMS协同的控制器相连接。并且针对EMS不能支持的控制和调度功能，控制器通过GMPLS（Generalized Multiprotocol Label Switching，通用多协议标志交换协议）协议实现OTN和UTN网元进行通信，其中与UTN网元的GMPLS协议通告还是依赖于UTN网管的IGP（Interior Gateway Protocol，内部网关协议）协议实现。控制器内部具备统一网管（U-NMS）、网络资源管理和虚拟化、业务流量感知和控制策略、多协议适配、端到端运维和业务配置等功能，若后期各厂家标准以及接口统一，通过协调可以实现异厂家网络融合，更加便于网络管理及维护。

4 结束语

综上所述，在信息化时代网络越多，结构会越复杂，针对全网结构的清晰和简洁化需求也越来越明显。结合现有运营商的实际网络情况，网络融合是必要且有效的。本文通过讨论各网络的特性，提出了合并网络减少网络层级和并行融合现有网络，这两种融合方式都能够更有效地利用现有的网络资源，保证现有资源的最大化价值。在未来的道路上，网络融合及扁平化发展将变得越发重要，这方面的研究将会贯穿整个的网络发展道路，同时也会提出更多、更有效的融合方式，从而实现全网合一的综合网络。

参考文献：

[1] 王健，魏贤虎，易准，等. 光传送网（OTN）技术、设备及工程应用[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2016.

[2] 杨彬，张兵，潘丽，等. 传输网工程维护手册[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2016.

[3] 阿索克 K 塔卢克达尔，努诺 M 加西亚，加雅希尔莎 G M. 全IP网络融合[M]. 王玲芳，刘洋，等译. 北京： 机械工业出版社， 2016.

[4] 苑海峰，黄业明，王兰. 基于SDN的OTN和UTN网络融合技术研究[J]. 无线互联科技， 2014（11）： 18.

[5] 王光全. 利用统一传送网络（UTN）实现综合承载[EB/OL]. （2012-06-01）. http：//www.c114.net/topic/3459/a695483.html.

[6] 龚倩，徐荣，李允博，等. 分组传送网[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2009.

[7] 庄皓. 本地移动IP承载网关于核心网的承载研究[D]. 大连： 大连海事大学， 2013.

[8] 韩立琨. 宁夏电信CDMA IP承载网络方案设计与实践[D]. 北京： 北京邮电大学， 2011.

[9] 曹畅，唐雄燕，王光全. 光传送网——前沿技术与应用[M]. 北京： 电子工业出版社， 2014.

[10] 李允博. 光传送网（OTN）技术的原理与测试[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2013.