IP層與光層各有各的優(yōu)勢(shì)：IP層具有業(yè)務(wù)感知能力，并可高效率地處理分組業(yè)務(wù)；光層則有取之不盡的帶寬，可透明地將海量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送到數(shù)千公里之外。如果IP層和光層實(shí)現(xiàn)協(xié)同，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，則可構(gòu)建高性能、低成本的骨干網(wǎng)。
對(duì)傳送網(wǎng)的新需求
超寬帶業(yè)務(wù)的爆發(fā)性增長(zhǎng)推動(dòng)了骨干承載技術(shù)不斷向前發(fā)展。在IP層，集群路由技術(shù)的發(fā)展，提升了骨干路由器的性能和交換容量；在光層，光傳送網(wǎng)不僅實(shí)現(xiàn)了超大容量、超長(zhǎng)距離的傳送，而且實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的智能化；同時(shí)，IP層與光層也趨于融合并實(shí)現(xiàn)協(xié)同。
骨干網(wǎng)的發(fā)展對(duì)傳送網(wǎng)提出了如下新需求。
40G/100G超高速傳送：為應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量指數(shù)增長(zhǎng)帶來的帶寬挑戰(zhàn)，傳送網(wǎng)需要提供單波長(zhǎng)40G的傳送能力，同時(shí)需要兼容當(dāng)前的10G和未來的100G鏈路。2009年，領(lǐng)先的設(shè)備廠商都已演示了100G傳送和路由設(shè)備，但業(yè)界仍然普遍預(yù)計(jì)100G的規(guī)模商用時(shí)間在2012年之后。當(dāng)前的40G傳輸成為不可跨越的發(fā)展階段，未來相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期我們不得不面對(duì)10G/40G/100G共存的局面。
Tbps的大容量交叉連接：無論是核心節(jié)點(diǎn)之間的全互聯(lián)，還是區(qū)域節(jié)點(diǎn)間直達(dá)路由的建立，都需要傳送網(wǎng)提供超大容量的交叉調(diào)度能力。只有Tbps以上大容量交叉調(diào)度能力的OTN設(shè)備才能有效旁路IP層的流量壓力。
智能控制平面：ASON/GMPLS智能控制平面對(duì)傳送網(wǎng)具有重要的意義，可依托大容量交叉調(diào)度實(shí)現(xiàn)端到端的業(yè)務(wù)點(diǎn)擊提供；可提高骨干網(wǎng)絡(luò)的可靠性，以應(yīng)對(duì)傳輸鏈路的多點(diǎn)失效。通過在光層與IP層采用統(tǒng)一的控制平面，可實(shí)現(xiàn)光層和IP層的協(xié)同和互動(dòng)，從而構(gòu)建高性能、低成本的骨干網(wǎng)。
IP over OTN承載模式
OTN技術(shù)，尤其是加載了ASON/GMPLS控制平面的智能化OTN技術(shù)，可把波長(zhǎng)與子波長(zhǎng)的交叉調(diào)度能力引入到傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)WDM傳輸系統(tǒng)之中，其目的是通過增加交換、選路能力，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化的WDM系統(tǒng)。歸納起來，OTN技術(shù)具有如下價(jià)值：
更大的傳送能力，更高的傳送效率
當(dāng)前ITU-T OTN標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展，已經(jīng)很好地解決了對(duì)Ethernet業(yè)務(wù)的映射和承載問題。最新的標(biāo)準(zhǔn)中增加了ODU0以承載GE業(yè)務(wù)，增加了ODU2e以承載10GE LAN業(yè)務(wù)，增加了ODU4以承載100GE業(yè)務(wù)。后續(xù)可能標(biāo)準(zhǔn)化的ODUflex，可以將任意速率的業(yè)務(wù)映射進(jìn)入OTN幀結(jié)構(gòu)。這些進(jìn)展都提升了光層網(wǎng)絡(luò)的高速、多業(yè)務(wù)傳送能力。
OTN的業(yè)務(wù)匯聚能力可提升傳送效率，降低業(yè)務(wù)傳送成本。例如，當(dāng)前40G波長(zhǎng)的成本已經(jīng)低于4個(gè)10G波長(zhǎng)，通過OTN系統(tǒng)將4路10G匯聚成1路40G進(jìn)行傳送是成本效益最佳的方案。實(shí)際上，OTN不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)10G業(yè)務(wù)的匯聚，而且GE顆粒以上的各種業(yè)務(wù)通過ODU0/ODU1/ODU2混合映射到ODU3/ODU4，都可以匯聚到40G/100G波長(zhǎng)，以提升傳送效率，降低傳送成本。
OTN可實(shí)現(xiàn)高效率的業(yè)務(wù)調(diào)度以及端到端的業(yè)務(wù)提供能力�；诖笕萘康慕徊孢B接以及ASON/GMPLS控制平面技術(shù)，OTN解決了靈活的帶寬提供的問題，使得OTN網(wǎng)絡(luò)能成為一個(gè)“帶寬云”，可隨時(shí)、按需提供帶寬資源。目前，OTN具備全業(yè)務(wù)交叉和疏導(dǎo)能力，無阻塞交叉連接顆粒包括ODU0、ODU1、OUD2、ODU3和波長(zhǎng)，在任何光纖物理拓?fù)錀l件下均可以實(shí)現(xiàn)Any to Any的波長(zhǎng)、子波長(zhǎng)連接。OTN大容量的光交叉連接能力，使OTN具備了Mesh組網(wǎng)能力，相對(duì)于點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)的WDM來說，這是一個(gè)巨大的進(jìn)步。
另外，通過在流量較大的邊緣節(jié)點(diǎn)之間增加光層的直達(dá)路由（即IP offload方案），將流量分流到光層，使得區(qū)域間流量以直達(dá)為主，轉(zhuǎn)發(fā)為輔，從而可顯著減輕對(duì)核心路由器的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)壓力，優(yōu)化骨干網(wǎng)的流量處理能力，促進(jìn)骨干網(wǎng)絡(luò)的傳送效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。
更可靠的業(yè)務(wù)傳送
由于光層網(wǎng)絡(luò)承載著巨大的業(yè)務(wù)量，其網(wǎng)絡(luò)可靠性至關(guān)重要。加載ASON/GMPLS控制平面，使得OTN網(wǎng)絡(luò)成為了一個(gè)大容量的智能光網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)可以有效解決骨干網(wǎng)鏈路多點(diǎn)失效問題。統(tǒng)計(jì)表明，對(duì)于長(zhǎng)度大于600km的WDM環(huán)網(wǎng)傳送系統(tǒng)，可靠性可達(dá)到99.99%，而加載ASON/GMPLS的OTN Mesh網(wǎng)，可靠性可達(dá)99.999%，網(wǎng)絡(luò)的可靠性提升了10倍。
波長(zhǎng)級(jí)業(yè)務(wù)提供
骨干網(wǎng)的流量中來自消費(fèi)者的帶寬只占少部分，大部分帶寬用來租賃給企業(yè)用戶。以BT為例，來自消費(fèi)者的業(yè)務(wù)占網(wǎng)絡(luò)總流量的24%，而來自大企業(yè)、中小企業(yè)和Wholesale的業(yè)務(wù)占到總流量的76%，這些業(yè)務(wù)通常要占用一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)。以前，這些波長(zhǎng)級(jí)業(yè)務(wù)通過WDM提供，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過光纖跳線采用人工方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)接，建設(shè)周期和可靠性都得不到保證。OTN網(wǎng)絡(luò)在可運(yùn)營(yíng)的光網(wǎng)絡(luò)道路上邁出了重要一步，一些高價(jià)值的大顆粒（如波長(zhǎng)級(jí)）專線業(yè)務(wù)，都可以直接由OTN網(wǎng)絡(luò)提供。
從2007年開始，業(yè)內(nèi)主流設(shè)備供應(yīng)商都推出了各自的OTN產(chǎn)品系列，設(shè)備的交叉連接能力已經(jīng)達(dá)到Tbps；幾乎所有廠商的OTN設(shè)備都宣稱具備ASON/GMPLS智能控制能力。基于OTN的光層ASON網(wǎng)絡(luò)在世界范圍內(nèi)也得到了商用，骨干網(wǎng)的建設(shè)模式正在從IP over WDM全面轉(zhuǎn)向IP over OTN。
雙層協(xié)同的骨干網(wǎng)
IP over OTN對(duì)于骨干網(wǎng)的建設(shè)意義重大。目前這種承載模式采用靜態(tài)優(yōu)化方案，需通過人工的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、人工的配置來實(shí)現(xiàn)。但是，更具價(jià)值的是采用實(shí)時(shí)優(yōu)化方案，這需要IP層和OTN的雙層協(xié)同。在華為IPTime Backbone解決方案中，IP和OTN的協(xié)同體現(xiàn)在三個(gè)方面：協(xié)同的流量管理、協(xié)同的業(yè)務(wù)保護(hù)和協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)管理。
協(xié)同的流量管理
IP/OTN協(xié)同流量管理（多層流量工程）在提升網(wǎng)絡(luò)的性能的同時(shí)，還可降低網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容壓力。任意兩臺(tái)路由器之間的流量如果超過事先預(yù)設(shè)的閾值，路由器就可以通過UNI接口向OTN網(wǎng)提出帶寬請(qǐng)求，傳送網(wǎng)絡(luò)在接到路由器的帶寬請(qǐng)求之后，通過波長(zhǎng)路由算法，在兩臺(tái)路由器之間快速搭建一條光層直達(dá)路由。這時(shí)，路由器的容量不需要增加，因?yàn)檫_(dá)到閾值的流量通過OTN層直達(dá)了。路由器IP端口的成本一般是OTN端口的4－5倍。由于光層智能分流了路由器業(yè)務(wù)，減少了路由跳數(shù)，從而減輕了路由器轉(zhuǎn)發(fā)壓力，減少了骨干IP網(wǎng)絡(luò)中昂貴的IP端口（路由器高速線卡）的投資，從而可顯著降低網(wǎng)絡(luò)的CAPEX。例如，歐洲某主流運(yùn)營(yíng)商正是通過這種IP/OTN雙層協(xié)同的方式，通過光層自動(dòng)旁路路由器的流量，使網(wǎng)絡(luò)的CAPEX節(jié)省了40%以上。
協(xié)同的業(yè)務(wù)保護(hù)
骨干網(wǎng)承載上百萬甚至上千萬個(gè)用戶的業(yè)務(wù)，可靠性問題不容忽視。以中國(guó)某運(yùn)營(yíng)商骨干網(wǎng)為例，線路故障時(shí)長(zhǎng)占總故障時(shí)長(zhǎng)的76%，線路故障數(shù)量占總數(shù)量的58%。目前路由器的恢復(fù)技術(shù)主要應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的失效，而光纜中斷會(huì)引起大量LSP的恢復(fù)操作，不能保障業(yè)務(wù)的QoS。
Sprint的研究成果表明，線路故障導(dǎo)致路由收斂過程中產(chǎn)生大量“IP環(huán)流”，從而導(dǎo)致時(shí)延、抖動(dòng)、丟包以及亂序，波及范圍也很大，持續(xù)時(shí)間一般為10秒，甚至長(zhǎng)達(dá)60秒。
在IP over OTN骨干網(wǎng)承載網(wǎng)中，光層專注于對(duì)物理光纖的保護(hù)，而IP層專注于節(jié)點(diǎn)、端口和邏輯鏈路故障保護(hù)。光層和IP層的協(xié)同保護(hù)可以顯著提高網(wǎng)絡(luò)的安全性和保護(hù)效率。由于大量光層直達(dá)路由的建立，骨干IP網(wǎng)的鏈路跳數(shù)最少可僅為一跳，從而充分簡(jiǎn)化了QoS的部署，化解了IP環(huán)流帶來的蝴蝶效應(yīng)。
協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)管理
協(xié)同網(wǎng)絡(luò)管理可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的告警機(jī)制、統(tǒng)一的故障診斷和一鍵式的端到端業(yè)務(wù)指配。
眾所周知，來自底層（光層）的告警會(huì)引起更多的路由層面的告警。而通過IP和OTN協(xié)同的管理，可以實(shí)現(xiàn)多層故障定位和診斷，并實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一告警處理。網(wǎng)絡(luò)采用告警相關(guān)性分析原則，實(shí)現(xiàn)底層告警抑制，屏蔽衍生告警，只提供“根因”告警給維護(hù)人員，便于快速排查故障點(diǎn)，降低運(yùn)維壓力。
統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、多層路徑計(jì)算（PCE）和GMPLS UNI，徹底改變了IP和OTN各自管理與配置的模式，實(shí)現(xiàn)了一鍵式端到端的業(yè)務(wù)提供。
總之，在IP與OTN協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)中，通過協(xié)同的流量管理，消除了骨干網(wǎng)的流量瓶頸；通過協(xié)同的業(yè)務(wù)保護(hù)，提升了網(wǎng)絡(luò)的可靠性與業(yè)務(wù)保護(hù)效率；通過協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)管理，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的故障診斷與告警屏蔽，以及一鍵式端到端的業(yè)務(wù)提供。模型測(cè)算和運(yùn)營(yíng)商的實(shí)踐均表明，相對(duì)于傳統(tǒng)骨干網(wǎng)，在IP與OTN協(xié)同的骨干網(wǎng)絡(luò)中，CAPEX、OPEX和設(shè)備機(jī)房占地都降低了40%以上，運(yùn)營(yíng)商充分享受了IP與光融合的盛宴。
