大颗粒业务的爆发性增长导致骨干网中的流量急剧增长，也推动着骨干网承载技术不断向前发展。在IP层，集群路由技术的发展极大地提升了骨干路由器的性能和交换容量；在光层，光网络不仅实现了大容量、超长距的传送，并且通过控制平面技术实现了智能化。然而一直以来IP层与光层都是各自独立发展，使得骨干网整体建设维护复杂度、成本、功耗越来越高。因而未来网络模型将是IP和光网络的智能融合，以满足网络性能和管理能力不断增长的要求。
骨干承载网面临的挑战
目前，IP数据流量已经占到了承载网流量的绝大部分，预计中国未来5年骨干IP带宽年增长率大概是40％~50％，相当于IP网络容量需要增加10~20倍。其中互联网的主要增长点是P2P和网络视频流量，P2P流量加起来将近占互联网流量的70%，P2P和网络视频的快速发展驱动骨干传送网总带宽需求迅速增长，预计未来5年骨干传送网总带宽将从64Tbps增加到至少120~155Tbps，甚至200Tbps以上。骨干网容量爆炸性增长给传统的承载网络带来了前所未有的挑战，使承载网络在业务、流量模式、运营方面等都发生了巨大的变化，同时也带给运营商投资和运维巨大的压力。
缓解骨干网压力的措施
对骨干网日益显著的压力，提升节点能力、对网络进行多层协同规划是可行的措施和选择。
提升节点能力
最传统且直接的网络扩容方式，是升级端口速率、提高设备容量。目前100G已经逐步具备商用条件，业界普遍预计规模商用的时间会在2012年之后。而端口速率的升级必然要求设备容量的提升，并且只有T级别以上大容量交叉调度能力的OTN设备才能有效旁路IP层的流量压力。因此，T级别的路由器和OTN设备应运而生。然而，上述扩容方式会导致核心节点容量压力大、成本高。因此，运营商除了提升节点能力之外，还要从网络架构优化的角度，考虑扩大骨干网容量，对网络进行多层协同规划。
多层协同规划
当前各大运营商的骨干网一般由IP和光网络两部分组成，两张网络各司其责：IP层负责数据分组和转发；光层负责大容量、超长距的传送，为IP层提供光通道。两张网络是分层规划和独立运维管理的，两者之间的联系主要集中在光层为IP层提供静态配置的物理链路资源。IP层看不到光层的网络拓扑和保护能力，光层也无法了解IP层的动态业务需求，所以两者之间并没有真正意义上的协同工作，导致骨干网的全网规划结果不是最经济的。
传统的骨干网中，IP流量承载在核心路由器上，当网络流量较小的时候，路由器可以通过统计复用的方式，实现流量的收敛，并解决全互联带来的扩展性问题。然而随着网络流量的飞速增长，核心路由器面临频繁扩容的压力，从而制约网络的发展。而经过核心路由器的IP流量中，50%~60%的流量只需要进行中转而无需IP层处理，因此浪费了大量路由器资源。该流量经过多次路由器转发，消耗了大量昂贵的路由器端口。
相比IP层，光层在传输速度、性能和价格上更有优势，因此有些运营商认为，在网络中应尽量减少昂贵的路由器端口的使用，通过光层来分担IP层的中转流量。一方面，路由器的成本比较高（路由器IP端口的成本一般是OTN端口的4~5倍）；另一方面，并不是所有的流量都需要经过核心路由器处理，通过在边缘路由器之间建立直达链路，将这部分流量在光层完成交换，通过旁路中转核心路由器，减少对核心路由器端口的需求，从而显著降低网络的CAPEX。
在传统骨干网中，业务流量在路由器上是逐跳转发的，每个报文的转发就像十字路口的车辆按照红绿灯指示调度，流量小的时候有较好的性能；而路由器之间通过光层建立的直连链路，就像是立交桥，没有红绿灯，可以实现大颗粒业务的快速调度，即使流量大，也能保证较好的性能。IP层和光层协同规划，可以在骨干网中合理配置资源，小颗粒业务通过核心路由器调度，利用统计复用提升效率，大颗粒业务在光层直接传送，从而提升整网的效率。
IP+光统一承载解决方案探讨
静态融合
统一承载方案的第一种方式为IP层与光层的静态融合。首先通过统一网管系统建立光通路，然后通过网管系统触发头结点数据设备，在之前建立好的光通路上建立数据LSP通道，如图1所示。
目前设备已经支持此方案，现网可以开展部署。但是该方案需要全网通过离线静态全手动配置，复杂程度高，需要运维人员熟悉现网拓扑。同时，离线规划不能动态适应分流需求，且无法动态调整带宽，部署成本大且不能动态更新，网络维护性也较差。
GMPLS UNI动态融合
在IP层和光层之间加载GMPLS UNI，业务可以从IP层发起，同时建立IP层和光层LSP，不需要子接口方式映射，提供动态带宽调整，同时，离线多层规划IP和光层网络资源以及分流流量，如图2所示。
此方案借助IP层和光层统一的智能控制平面技术，在对业务的保护恢复方面也更胜一筹。在传统的骨干网中，通过光层的快速重路由可以解决传送网的多点故障，但由于缺乏和路由器之间的配合，可能存在保护不成功或多重保护的情况。采用GMPLS UNI接口和路由器配合，可以实现多层网络的协同保护，一方面可以加快业务的保护速度，另一方面可以节省过多的保护资源。另外，在进行多层的网络规划时，通过共享风险链路组的约束，也可以提高骨干网的可靠性。
采用GMPLS UNI的方式，可以达到IP与光层的统一实时调度，采用标准协议，技术成熟度高，现网设备只需要升级软件版本即可满足要求，因此部署成本较低，同时给后续网络维护带来了便利。
设备融合
无论是静态融合方式还是动态融合方式，从设备形态上还是分为路由器设备和OTN设备。在不考虑成本因素的情况下，可以将路由器和OTN融合成一个产品形态，称为“Border Router”，如图3所示。Border Router设备集成路由器、ODUk交叉、OCC（Optical Connection Controller）三大模块。其中OCC实现路由、信令和链路资源的管理。虽然Border Router集成了路由器和光交换功能，但是采用安全逻辑方式存储IP网络和光网络的拓扑信息，采用独立的数据库存放拓扑信息，防止网络之间的拓扑信息泄露。
Border Router集成内部UNI接口，直接部署在MPLS域和光网络边界，实现MPLS报文映射到GMPLS域。
此方案统一了IP层和光层的设备，给网络后续维护带来了一定的便利，但是融合设备的成本较高，且现网设备需要替换，大规模部署尚不成熟。
对比以上三种解决方案，不难发现，从部署维护和成本的考虑，GMPLS UNI的动态融合方式适合当前IP与光网络的统一承载。
在流量以超摩尔定律增长的情况下，不仅需要提升单节点的能力，而且还要从网络架构的角度优化网络。通过IP和光层统一承载、协同规划，消除了骨干网的流量瓶颈，提升了网络的效率，降低了网络的成本。随着智能控制平面技术、接口适配技术、ODUflex技术的长足进步，使得IP和光层的互动协同更加灵活高效，确保光层能够快速响应IP层的带宽请求并为之建立最优化的路径。相对于传统骨干网，在IP和光层统一协同承载的骨干网中，综合低TCO的实现变得更加轻松，运营商更能充分享受IP与光无缝融合的盛宴。
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