Mesh网，离承载还有多远

承载网作为整个通信网络的底层传送平台，其组网拓扑结构的优劣十分重要，直接影响整网的传送安全和带宽时延。

一些承载网规建人员，对SPN/IPRAN等主流承载网的拓扑组网规范、设计规则过多过复杂，颇有微词。如成环率、各层长环率、双归与否、环内及跨环异侧不可同路由、超大汇聚节点，等等。

复杂的规范规则，使得设计难度变大，还存在指标冲突的情况。然而，运营商重视网络规范的做法无可厚非，通过设立各种组网指标指引建网，自然是希望越完善细致越好。

有没有一种理想的承载网拓扑，既能满足运营商对优质网络的要求，又能解决设计建设的难题呢？

答案就是Mesh网。

Mesh网，或将成为承载网拓扑结构未来的演进方向。

█ 承载网拓扑的发展史

首先，我们回顾一下光网络诞生以来的组网方式、主要设备及上层业务的变迁：

承载网规模的快速扩大，是拓扑组网方式不断变化的一个重要原因。

近三十年，国内典型的地市级承载网，从数十数百端，发展到了数千上万、甚至数万端。

随着运营商开始强调建网性价比、精准规划及无线C-RAN化，配套无线的承载网规模增长趋势开始有所放缓。因此，拓扑架构需要综合考虑性能质量、成本和业务需求。

下面详细分析上述典型拓扑的技术特点：

典型组网拓扑示意：

线形：AZ单一，不适应大范围大量业务传送需求；无保护路径。

星形：单A多Z，适合单核多分支的业务模式；无保护路径，核心节点失效业务全阻。

树形：相当于多个星形的串联，可快速实现较大范围的网络覆盖；无保护路径，核心/次级核心的单节点失效业务影响大。

环形：多A多Z，有保护路径。

分层环形：环形组网的变种，核心层下挂多个汇聚环，汇聚层再下挂大量接入环，适应大规模组网，兼顾了安全和经济性。

口字形：两点环中每个节点增设一个备用节点，具备环形路径保护优点之外，还能防范节点失效风险，成本较高，适用于大规模组网的核心层；口字形还具备横向扩容方便的优点，相比在环中加/减节点，扩容时对在用网络的影响较小。

从环形组网开始，承载网的规模和安全性开始具备质的提升，而且对光缆的需求并未显著增加。

比如，采用星形组网1+5点需要5条光纤，环形组网虽然需要6条，但环形组网能顺着光缆实际路由走向部署环内节点，如果采用星形组网，则走同一方向的光缆，重叠的光纤段导致光纤芯数消耗会数倍增加。

但是，组环也存在难点。比如为避免同路由环要求环上各个光缆段不能同路径，否则一旦该段中断则环上必然出现节点孤立从而出现中断，汇聚环尤其不允许出现。

由于光缆一般与道路走向一致，各个县乡镇区之间不一定有多条道路以及随路光缆，从而导致汇聚环在末端节点回到首节点的光缆段经常存在无独立路由光缆可用的情况。

不允许出现同路由环就是前文提到的重要组网规范之一，类似的组网规则过多过复杂，基本都与环形和分层环形组网制相关。

环形组网发展至今已是绝对主流。但涉及实际光缆机房的复杂性，面对多样化甚至动态带宽需求如潮汐流量，新型业务5G toB苛刻的可靠性要求以及网络智能化发展方向，环形组网的局限性开始变得明显，也许到了该改一改的时候了。

█ Mesh网的优缺点

Mesh网拓扑的定性描述如下：

Mesh网拓扑是一种网络结构，其中网络中的每个节点都直接连接到其他节点。这种结构提供了高度的冗余性和可靠性，因为每个节点都有多条路径可以到达其他节点。

在Mesh网拓扑中，数据可以通过多条路径传输，从而在某些连接或节点发生故障时，数据仍然可以通过其他路径到达目的地。

上述标准的Mesh网也称为Full Mesh网，优点多但代价高，而非Full Mesh代价可控、适应复杂环境，而且能平滑演进到Full Mesh。

非Full Mesh组网是指网络中的节点不是全部直接相连，而是通过一些节点作为中介或中心节点来实现互联。这种结构可以是Hub-Spoke、Partial-Mesh、分层拓扑等多种形式。

早期的传输网理论中，就提过Mesh网是最理想的传输组网方式，但光网络发展了30多年、设备更新了好几代，至今并未成为主流，其原因在哪里呢---与其优缺点相关。

优点：组网保护最优，带宽大，路径短，设计简单

相比环形双路由保护，Mesh网的可用路由至少是三条，Full Mesh甚至可视为是全路由。

而且，路由多，不仅安全性提升了，带宽也增加了，可选路由多一些智能化的流量工程手段如削峰填谷、路径均衡才有实现基础和意义。

其次，Mesh组网不需要考虑光缆走向，能全连接就全连接，不能就尽力而为。不像单薄的环状跨环借路要考虑很多因素如有无光缆、长度以及是否会挤占带宽等，网状组网天然具备借路共享优势。

因此Mesh结构设计简单，环形组网下的成环、双归环、长环等指标要求更容易实现——控制好每个网孔的大小、给每个节点尽量多的路由即可。

此外，底层的光缆机房以Mesh化为导向进行规划，也更加灵活简单；光缆规划得当的Mesh网可以缩短路径，避免环形或者树形网络的路径绕回带来的时延增加，对时延敏感业务大有好处。（关于如何进行整个区域Mesh网设计，此处从略）

缺点：光缆代价高，前期设备不支持自动寻路

Full Mesh的光纤用量随着节点增多是指数级的。这也是Mesh网迟迟难以规模发展的主要原因。

但随着通信网集中度、密集程度显著提高，在干线、密集城区适度采用Mesh网，已经开始具备性价比。

前期承载网主流设备不支持自动寻路能力也是一个重要原因。在SPN之前，SDH/PTN均采用静态路径配置业务的模式，如SDH的VC时隙交叉连接、PTN的MPLS-TP，只支持配置主备两条业务路径、且配置后路径固化。

这意味着，即便拓扑组网有3条及以上物理路由，但业务模式是不支持自动倒换到第3条可用路由的；出现故障时，只能通过人工介入临时修改路径，但这种情况下业务恢复时间至少是分钟级的，超过了仅允许50ms中断的电信级业务保护要求。

现在第二个问题已经解决了。

随着SPN、新一代IPRAN智网等5G承载设备支持SR-TP/BE业务自动重路由且规模商用，设备能力已能充分发挥更多物理路由的MESH组网优点。

但在当前的承载网建设规范里，组网模式仍然是以口子形、分层组环网为主，制约了拓扑组网方式方法的创新和发展。

因此，强烈建议将Mesh纳入运营商集团的可选组网规范里。在局部场景里，Mesh网是大有可为的，事实上一些实践与应用前景已初露端倪。

█ Mesh化承载网的应用展望

针对需要Mesh化承载网的场景，这里试着分类列举一些，并展望其对网络智能化和6G需求的价值。

随着应用实践的深入，引入“理想拓扑”的新场景有望被不断发掘出来，并反向促进承载设备、配套纤缆机房设施的提升和发展，对行业生态也将大有益处。

●急需场景一：地理条件恶劣的本地承载网

在一些地理环境恶劣的地区，光缆路由稀少且距离长，所经区域地震洪灾多发。即便没有同路由环，环内出现光缆多处同时中断或节点掉电的概率也很高。

如果此时能提供第三第四路由，哪怕是借助邻县光缆/OTN通道绕远一些，也能有效的保障网络安全，大幅降低区域大范围通讯中断的风险，社会价值很高。

当然，技术方案上不追求Full Mesh，结合实际能提供的光缆尽量提供更多路由即可。

某西部山区地理条件对通信不友好地区应用案例：

红色环为当前汇聚层长环，距离长达数百公里且节点多达10个以上，高原、高危震区及供电困难，导致光缆中断和机房掉电风险很高。

利用蓝色1光路提供域内第三路由，同时还可以利用蓝色2+橙色光路、借道邻县提供跨域第4路由，最终环结构演变成日字型或目字型结构，环自身及下挂接入层生存性大幅提升。

本场景适合：国内西北、西南、北方等地广人稀高原地带，以及各省大山大河区域

●急需场景二：多核心机房的本地承载网核心层/省干

一些大城市本地SPN承载网核心层，核心机房数量多（3个及以上），大量的跨机房调度业务无论通过口字型还是环形，均需要借道绕经其他无关节点，此时MESH网可以实现一跳直达，优势十分明显。

类似的，作为SPN省干或城域骨干波分，大量业务汇聚所在，追求最短路径和最高安全，也适合Mesh组网。

本场景适合：国内直辖市、省会、发达地市的本地网核心层

●可用场景三：密集城区的本地承载网汇聚接入层

密集城区多个SPN汇聚环交织，组网规范里的短环化安全要求，使得单个汇聚环收敛接入层能力较弱，如按照光缆就近原则，许多下挂的接入环容易跨环甚至跨IGP域（分布式控制面无法实现跨域重路由）。

为维持组网规范，许多接入层组环容易出现光缆绕远、纤芯浪费以及同路由等问题。

因此，建议密集城区汇聚接入层组网原则可考虑“环变网”，同一IGP域内尽力连接，以充分利用SPN的重路由逃生保护能力。

本场景适合：大城市城区、中小城市的市区或人口/业务密集的区县城区

●未来场景四：满足自智网最优底座和6G愿景中的空天地海一体化通信需求

通信网络向智能化演进，由硬变软变智能已成为国内外各大运营商的共识。

对承载网而言，带宽自动按需分配、路由任选、流量工程甚至网络仿真这些重要自智网目标的达成，离不开一个完备的物理拓扑作为底座，如果多数业务只有2条既定物理路径，这些上层智能化手段可能只是摆设，没有多少发挥价值和空间。

而6G愿景中的空天地海一体化通信需求，则进一步对现有地面网络架构提出了挑战。

Mesh网理论上不仅仅只是平面全连接组网的最优目标，未来还可能需要发展立体Mesh化全连接组网。

因此，尽早探索地面MESH化网络规建方法，研究完善各种应用场景下的设备技术能力很有必要。

实际上，利用无人机空中基站救灾，SPN CPE作为光缆路由单一的专线接入设备利用5G作为备用保护路由的技术，已经出现了。

█ 小结

从几代承载网的发展历程看，新技术新网络应需而生几乎是一种必然，组网拓扑向MESH网演进应是趋势所在。

一旦实现了Mesh拓扑的承载网，我们将得到什么呢？

网络物理拓扑趋于“理想”，设计工作大幅简化，容易达成安全/带宽/时延全最优。

网络智能化将具备坚实基础，拓扑之上的各种智能应用如自动选路、流量工程、网络仿真等想，将不再受困于底层物理拓扑的不足。

设备的功能研发不再考虑对各种拓扑的适应，专注提升性能和上层业务需求即可。

网络拓扑具备高弹性，规模扩大、节点调整和链路速率升级等将变得十分容易。

当然，全面普及还不到时候，尚存在资源条件、性价比以及上层需求不足等因素：

多数普通区域用环形拓扑组网，对在用业务的安全需求而言是够用的。

Full Mesh网投入代价大，光纤敷设/机房建设成本高周期长，初期采用非Full Mesh可能更适合。

5G/算网等上层应用有待进一步发展，高可靠、超大流量等新型业务需求还不够多。

当前主流传输设备及管控的功能，对Mesh网的支持还需要增强，如双节点双出口保护进一步提升为多节点多出口保护，常规的环流量统计方法不适用Mesh网，等等。

罗马不是一天建成的，Mesh网也不需要一蹴而就。

建议各方在急需场景、可行场景中积极探索试点应用，以Mesh网作为目标构架不断完善光缆和机房资源，逐步增强设备和管控能力，共同为未来更优更强的新一代承载网积累经验，做好准备。

本文作者：中兴通讯 承载网方案经理 吴涛