IP層與光層各有各的優(yōu)勢：IP層具有業(yè)務感知能力，并可高效率地處理分組業(yè)務；光層則有取之不盡的帶寬，可透明地將海量數(shù)據(jù)業(yè)務傳送到數(shù)千公里之外。如果IP層和光層實現(xiàn)協(xié)同，優(yōu)勢互補，則可構建高性能、低成本的骨干網(wǎng)。
對傳送網(wǎng)的新需求
超寬帶業(yè)務的爆發(fā)性增長推動了骨干承載技術不斷向前發(fā)展。在IP層，集群路由技術的發(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)不僅實現(xiàn)了超大容量、超長距離的傳送，而且實現(xiàn)了網(wǎng)絡的智能化；同時，IP層與光層也趨于融合并實現(xiàn)協(xié)同。
骨干網(wǎng)的發(fā)展對傳送網(wǎng)提出了如下新需求。
40G/100G超高速傳送：為應對網(wǎng)絡流量指數(shù)增長帶來的帶寬挑戰(zhàn)，傳送網(wǎng)需要提供單波長40G的傳送能力，同時需要兼容當前的10G和未來的100G鏈路。2009年，領先的設備廠商都已演示了100G傳送和路由設備，但業(yè)界仍然普遍預計100G的規(guī)模商用時間在2012年之后。當前的40G傳輸成為不可跨越的發(fā)展階段，未來相當長的時期我們不得不面對10G/40G/100G共存的局面。
Tbps的大容量交叉連接：無論是核心節(jié)點之間的全互聯(lián)，還是區(qū)域節(jié)點間直達路由的建立，都需要傳送網(wǎng)提供超大容量的交叉調度能力。只有Tbps以上大容量交叉調度能力的OTN設備才能有效旁路IP層的流量壓力。
智能控制平面：ASON/GMPLS智能控制平面對傳送網(wǎng)具有重要的意義，可依托大容量交叉調度實現(xiàn)端到端的業(yè)務點擊提供；可提高骨干網(wǎng)絡的可靠性，以應對傳輸鏈路的多點失效。通過在光層與IP層采用統(tǒng)一的控制平面，可實現(xiàn)光層和IP層的協(xié)同和互動，從而構建高性能、低成本的骨干網(wǎng)。
IP over OTN承載模式
OTN技術，尤其是加載了ASON/GMPLS控制平面的智能化OTN技術，可把波長與子波長的交叉調度能力引入到傳統(tǒng)點對點WDM傳輸系統(tǒng)之中，其目的是通過增加交換、選路能力，構成網(wǎng)絡化的WDM系統(tǒng)。歸納起來，OTN技術具有如下價值：
更大的傳送能力，更高的傳送效率
當前ITU-T OTN標準的進展，已經(jīng)很好地解決了對Ethernet業(yè)務的映射和承載問題。最新的標準中增加了ODU0以承載GE業(yè)務，增加了ODU2e以承載10GE LAN業(yè)務，增加了ODU4以承載100GE業(yè)務。后續(xù)可能標準化的ODUflex，可以將任意速率的業(yè)務映射進入OTN幀結構。這些進展都提升了光層網(wǎng)絡的高速、多業(yè)務傳送能力。
OTN的業(yè)務匯聚能力可提升傳送效率，降低業(yè)務傳送成本。例如，當前40G波長的成本已經(jīng)低于4個10G波長，通過OTN系統(tǒng)將4路10G匯聚成1路40G進行傳送是成本效益最佳的方案。實際上，OTN不僅能實現(xiàn)對10G業(yè)務的匯聚，而且GE顆粒以上的各種業(yè)務通過ODU0/ODU1/ODU2混合映射到ODU3/ODU4，都可以匯聚到40G/100G波長，以提升傳送效率，降低傳送成本。
OTN可實現(xiàn)高效率的業(yè)務調度以及端到端的業(yè)務提供能力。基于大容量的交叉連接以及ASON/GMPLS控制平面技術，OTN解決了靈活的帶寬提供的問題，使得OTN網(wǎng)絡能成為一個“帶寬云”，可隨時、按需提供帶寬資源。目前，OTN具備全業(yè)務交叉和疏導能力，無阻塞交叉連接顆粒包括ODU0、ODU1、OUD2、ODU3和波長，在任何光纖物理拓撲條件下均可以實現(xiàn)Any to Any的波長、子波長連接。OTN大容量的光交叉連接能力，使OTN具備了Mesh組網(wǎng)能力，相對于點到點組網(wǎng)的WDM來說，這是一個巨大的進步。
另外，通過在流量較大的邊緣節(jié)點之間增加光層的直達路由（即IP offload方案），將流量分流到光層，使得區(qū)域間流量以直達為主，轉發(fā)為輔，從而可顯著減輕對核心路由器的業(yè)務轉發(fā)壓力，優(yōu)化骨干網(wǎng)的流量處理能力，促進骨干網(wǎng)絡的傳送效率，降低運營成本。
更可靠的業(yè)務傳送
由于光層網(wǎng)絡承載著巨大的業(yè)務量，其網(wǎng)絡可靠性至關重要。加載ASON/GMPLS控制平面，使得OTN網(wǎng)絡成為了一個大容量的智能光網(wǎng)絡。這種網(wǎng)絡可以有效解決骨干網(wǎng)鏈路多點失效問題。統(tǒng)計表明，對于長度大于600km的WDM環(huán)網(wǎng)傳送系統(tǒng)，可靠性可達到99.99%，而加載ASON/GMPLS的OTN Mesh網(wǎng)，可靠性可達99.999%，網(wǎng)絡的可靠性提升了10倍。
波長級業(yè)務提供
骨干網(wǎng)的流量中來自消費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，來自消費者的業(yè)務占網(wǎng)絡總流量的24%，而來自大企業(yè)、中小企業(yè)和Wholesale的業(yè)務占到總流量的76%，這些業(yè)務通常要占用一個或多個波長。以前，這些波長級業(yè)務通過WDM提供，在網(wǎng)絡節(jié)點通過光纖跳線采用人工方式實現(xiàn)轉接，建設周期和可靠性都得不到保證。OTN網(wǎng)絡在可運營的光網(wǎng)絡道路上邁出了重要一步，一些高價值的大顆粒（如波長級）專線業(yè)務，都可以直接由OTN網(wǎng)絡提供。
從2007年開始，業(yè)內主流設備供應商都推出了各自的OTN產品系列，設備的交叉連接能力已經(jīng)達到Tbps；幾乎所有廠商的OTN設備都宣稱具備ASON/GMPLS智能控制能力�；贠TN的光層ASON網(wǎng)絡在世界范圍內也得到了商用，骨干網(wǎng)的建設模式正在從IP over WDM全面轉向IP over OTN。
雙層協(xié)同的骨干網(wǎng)
IP over OTN對于骨干網(wǎng)的建設意義重大。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)絡規(guī)劃、人工的配置來實現(xiàn)。但是，更具價值的是采用實時優(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)在三個方面：協(xié)同的流量管理、協(xié)同的業(yè)務保護和協(xié)同的網(wǎng)絡管理。
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)絡的性能的同時，還可降低網(wǎng)絡的擴容壓力。任意兩臺路由器之間的流量如果超過事先預設的閾值，路由器就可以通過UNI接口向OTN網(wǎng)提出帶寬請求，傳送網(wǎng)絡在接到路由器的帶寬請求之后，通過波長路由算法，在兩臺路由器之間快速搭建一條光層直達路由。這時，路由器的容量不需要增加，因為達到閾值的流量通過OTN層直達了。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，減少了路由跳數(shù)，從而減輕了路由器轉發(fā)壓力，減少了骨干IP網(wǎng)絡中昂貴的IP端口（路由器高速線卡）的投資，從而可顯著降低網(wǎng)絡的CAPEX。例如，歐洲某主流運營商正是通過這種IP/OTN雙層協(xié)同的方式，通過光層自動旁路路由器的流量，使網(wǎng)絡的CAPEX節(jié)省了40%以上。
協(xié)同的業(yè)務保護
骨干網(wǎng)承載上百萬甚至上千萬個用戶的業(yè)務，可靠性問題不容忽視。以中國某運營商骨干網(wǎng)為例，線路故障時長占總故障時長的76%，線路故障數(shù)量占總數(shù)量的58%。目前路由器的恢復技術主要應對網(wǎng)絡節(jié)點的失效，而光纜中斷會引起大量LSP的恢復操作，不能保障業(yè)務的QoS。
Sprint的研究成果表明，線路故障導致路由收斂過程中產生大量“IP環(huán)流”，從而導致時延、抖動、丟包以及亂序，波及范圍也很大，持續(xù)時間一般為10秒，甚至長達60秒。
在IP over OTN骨干網(wǎng)承載網(wǎng)中，光層專注于對物理光纖的保護，而IP層專注于節(jié)點、端口和邏輯鏈路故障保護。光層和IP層的協(xié)同保護可以顯著提高網(wǎng)絡的安全性和保護效率。由于大量光層直達路由的建立，骨干IP網(wǎng)的鏈路跳數(shù)最少可僅為一跳，從而充分簡化了QoS的部署，化解了IP環(huán)流帶來的蝴蝶效應。
協(xié)同的網(wǎng)絡管理
協(xié)同網(wǎng)絡管理可實現(xiàn)統(tǒng)一的告警機制、統(tǒng)一的故障診斷和一鍵式的端到端業(yè)務指配。
眾所周知，來自底層（光層）的告警會引起更多的路由層面的告警。而通過IP和OTN協(xié)同的管理，可以實現(xiàn)多層故障定位和診斷，并實現(xiàn)統(tǒng)一告警處理。網(wǎng)絡采用告警相關性分析原則，實現(xiàn)底層告警抑制，屏蔽衍生告警，只提供“根因”告警給維護人員，便于快速排查故障點，降低運維壓力。
統(tǒng)一的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)、多層路徑計算（PCE）和GMPLS UNI，徹底改變了IP和OTN各自管理與配置的模式，實現(xiàn)了一鍵式端到端的業(yè)務提供。
總之，在IP與OTN協(xié)同的網(wǎng)絡中，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)務保護，提升了網(wǎng)絡的可靠性與業(yè)務保護效率；通過協(xié)同的網(wǎng)絡管理，實現(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)務提供。模型測算和運營商的實踐均表明，相對于傳統(tǒng)骨干網(wǎng)，在IP與OTN協(xié)同的骨干網(wǎng)絡中，CAPEX、OPEX和設備機房占地都降低了40%以上，運營商充分享受了IP與光融合的盛宴。
