中興通訊：構(gòu)建覆蓋5G全生命周期的承載網(wǎng)

  隨著5G牌照的發(fā)放，中國(guó)正式進(jìn)入5G商用元年，5G承載網(wǎng)也進(jìn)入全面商用階段。面向5G的承載網(wǎng)相對(duì)于傳統(tǒng)承載網(wǎng)，無(wú)論帶寬、時(shí)延等基本性能，還是轉(zhuǎn)發(fā)面、控制面和管理面的總體架構(gòu)，都發(fā)生了一系列的重大變化。如何構(gòu)建一張覆蓋5G全生命周期的承載網(wǎng)，是整個(gè)行業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)。

  5G承載技術(shù)方案分析

  5G對(duì)于承載網(wǎng)絡(luò)的要求不僅在于提供超大的帶寬，還需要具備支持海量連接、針對(duì)不同業(yè)務(wù)提供差異化保障以及端到端網(wǎng)絡(luò)切片能力。如何滿足5G承載的基本需求，接下來(lái)將結(jié)合市場(chǎng)、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，就部分焦點(diǎn)問題展開分析。

  大帶寬

  5G無(wú)線基站采用Massive MIMO、CoMP和高階調(diào)制等技術(shù)極大提升頻譜利用效率，同時(shí)通過引入新的空口頻譜來(lái)增加頻譜帶寬，對(duì)比4G時(shí)代單基站帶寬提升數(shù)十倍。5G承載網(wǎng)核心及匯聚層用100GE和200GE建網(wǎng)是共識(shí)，待技術(shù)成熟再擴(kuò)容到400GE，對(duì)現(xiàn)網(wǎng)影響也小，總體方案性價(jià)比高。目前焦點(diǎn)主要集中在接入環(huán)的光模塊。

  針對(duì)25GE和50GE光模塊，我們對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈成熟度做了深入分析(見圖1)。光模塊的可獲得性不存在問題，國(guó)產(chǎn)化率也在90%以上。因此模塊的選擇主要取決于建網(wǎng)方案和成本。綜合5G接入帶寬的剛性需求，建議如下：C-RAN接入采用50GE/100GE，D-RAN采用25GE/10GE;25GE模塊目前成本已經(jīng)較低，而50GE模塊成本相對(duì)較高，建議待50GE/10GE成本比降至4左右時(shí)，進(jìn)行全網(wǎng)大規(guī)模部署。

  海量連接

  5G南北向和東西向連接數(shù)量相對(duì)4G時(shí)代將增加10倍以上，且以應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的連接為主，具備高度動(dòng)態(tài)特性。因此，承載網(wǎng)需要引入可編程的網(wǎng)絡(luò)開放能力，通過SR(Segment Routing)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)和控制的分離，實(shí)現(xiàn)IGP區(qū)域內(nèi)full-mesh的全連接，引入SDN實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的可管可控，支持跨域和跨廠家海量網(wǎng)絡(luò)連接的快速按需建立，滿足5G行業(yè)應(yīng)用的豐富互聯(lián)需求。

  目前基于IPv6的Segment Routing(SRv6)是業(yè)內(nèi)討論的一個(gè)熱點(diǎn)，是SR兩種基本方案之一;另一種是基于MPLS的Segment Routing(SR-MPLS)。從行業(yè)發(fā)展來(lái)看，目前SR-MPLS商用領(lǐng)先。比較而言，在轉(zhuǎn)發(fā)面，SR-MPLS沒有特殊的ASIC要求，僅需要特定的SR-MPLS的控制平面軟件(軟件升級(jí));而SRv6采用的SRH是一個(gè)新的IPv6報(bào)頭，對(duì)ASIC提出了特殊的要求。因此，采用SR-MPLS的成本相對(duì)較低。SRv6優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)營(yíng)商可以使用更簡(jiǎn)單的IPv6結(jié)構(gòu)，提供與MPLS堆棧相同的應(yīng)用和服務(wù)。鑒于MPLS對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)已是成熟的技術(shù)，而且基于IGP的SR-MPLS對(duì)MPLS進(jìn)行了進(jìn)一步的簡(jiǎn)化，SR-MPLS近期看還是主流選擇?？紤]到運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的重大變化都將是一個(gè)相對(duì)緩慢的過程，SRv6會(huì)在標(biāo)準(zhǔn)和硬件芯片都成熟后逐步被大家接受并部署。

  業(yè)務(wù)差異化

  5G的三種業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景在業(yè)務(wù)SLA要求上存在巨大的差異，承載網(wǎng)的業(yè)務(wù)QoS模型必須實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的“盡力而為”向帶寬保證和時(shí)延保證轉(zhuǎn)型，以滿足垂直行業(yè)的需求。目前業(yè)界的解決辦法主要有兩種，一種是引入以太網(wǎng)信道化技術(shù)提供TDM-Like的超低時(shí)延、超低抖動(dòng)管道，另一種采用TSN(Time Sensitive Network)技術(shù)。相對(duì)而言以太網(wǎng)信道化技術(shù)比較成熟，已在5G承載網(wǎng)應(yīng)用。在運(yùn)營(yíng)商組織的5G承載實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，中興通訊5G承載單點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延低至0.5μs，實(shí)測(cè)指標(biāo)優(yōu)異，可為5G時(shí)代的低時(shí)延需求提供保障。

  網(wǎng)絡(luò)切片

  5G網(wǎng)絡(luò)支持豐富多樣的業(yè)務(wù)，各種業(yè)務(wù)需要通過隔離避免相互影響，保證網(wǎng)絡(luò)的安全性和健壯性。其需求包括軟隔離和硬隔離，軟隔離主要采用SR隧道，硬隔離包括FlexE子接口隔離、以太網(wǎng)切片信道，形成VNet虛擬網(wǎng)絡(luò)。5G切片服務(wù)是端到端的業(yè)務(wù)鏈，需要承載網(wǎng)根據(jù)業(yè)務(wù)鏈和管道隔離的要求，匹配對(duì)應(yīng)的VNet拓?fù)?，在VNet拓?fù)渖辖⑨槍?duì)垂直行業(yè)業(yè)務(wù)的管道連接，實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)多用并打造高安全性的網(wǎng)絡(luò)。

  只有具備如上能力的5G承載網(wǎng)才能真正助力5G時(shí)代的萬(wàn)物互連，服務(wù)千行百業(yè)。

  新一代承載設(shè)備特性分析

  5G承載網(wǎng)設(shè)備的關(guān)鍵要素包括容量、功耗、安全性能等指標(biāo)。中興通訊基于行業(yè)發(fā)展特性，致力于打造能夠覆蓋5G全生命周期的可持續(xù)演進(jìn)的5G承載設(shè)備。

  中興通訊5G設(shè)備基于雙T平臺(tái)，核心匯聚設(shè)備要求單線卡具備T比特演進(jìn)能力;接入設(shè)備整機(jī)容量達(dá)T比特，同時(shí)單線卡支持400G演進(jìn)能力。

  中興通訊全系列5G承載自研芯片，包括核心設(shè)備的T級(jí)別網(wǎng)絡(luò)處理及交換芯片和接入設(shè)備的定制化ASIC芯片，性能領(lǐng)先，供應(yīng)鏈安全。根據(jù)承載設(shè)備整體功耗分析，主要業(yè)務(wù)芯片功耗占比達(dá)到64%，因此降低芯片功耗對(duì)節(jié)能降耗至關(guān)重要。中興通訊核心設(shè)備自研芯片方案相比外購(gòu)芯片方案，線卡吉比特功耗降低48%。

  為了支撐多元化業(yè)務(wù)的承載，5G大量使用了SDN/NFV、網(wǎng)絡(luò)切片、MEC等新技術(shù)，以提供更加豐富與靈活的網(wǎng)絡(luò)能力，這些都對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)以及5G網(wǎng)絡(luò)所連接的基礎(chǔ)設(shè)施等重要資產(chǎn)帶來(lái)新的安全威脅與挑戰(zhàn)。因此安全是構(gòu)建覆蓋5G全生命周期的承載網(wǎng)非常重要的一環(huán)。中興通訊是業(yè)界少數(shù)全面構(gòu)建安全體系架構(gòu)的廠家之一。全面通過ISO信息安全和供應(yīng)鏈安全認(rèn)證，為產(chǎn)品的全生命周期提供安全的流程保障;自研的CGEL操作系統(tǒng)和ROSNG協(xié)議棧平臺(tái)以及自研轉(zhuǎn)發(fā)芯片為產(chǎn)品安全打下堅(jiān)實(shí)的基石;每年投入超過1000萬(wàn)美元的安全工具投入，包括白盒工具、黑匣子工具、滲透測(cè)試等為產(chǎn)品安全護(hù)航;具有業(yè)界領(lǐng)先的安全實(shí)驗(yàn)室，通過這個(gè)開放、合作的載體，為產(chǎn)品安全保駕護(hù)航。

  打造運(yùn)維極簡(jiǎn)的5G智能化承載網(wǎng)

  網(wǎng)絡(luò)智能化的發(fā)展大致可以分為四個(gè)階段：傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、可編程網(wǎng)絡(luò)、智能網(wǎng)絡(luò)及自治網(wǎng)絡(luò)。隨著SDN、大數(shù)據(jù)和AI的發(fā)展和應(yīng)用，目前承載網(wǎng)絡(luò)普遍進(jìn)入可編程網(wǎng)絡(luò)階段，部分領(lǐng)域已經(jīng)邁向智能網(wǎng)絡(luò)階段。

  5G承載網(wǎng)必須具備邁入智能網(wǎng)絡(luò)階段的能力。這個(gè)能力需要從轉(zhuǎn)發(fā)層、控制管理層和運(yùn)營(yíng)層這三個(gè)層次分別進(jìn)行構(gòu)建。如果將網(wǎng)絡(luò)比喻成一輛車，那么轉(zhuǎn)發(fā)層就是這輛車的車輪，管控層則是行車電腦，運(yùn)營(yíng)層是發(fā)動(dòng)機(jī)。

  在轉(zhuǎn)發(fā)層，將簡(jiǎn)化的協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)切片和Telemetry相結(jié)合，為網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)層提供支撐;在管控層，通過網(wǎng)絡(luò)仿真、流量預(yù)測(cè)等手段，變被動(dòng)為主控，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自調(diào)整、自優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)自愈，有效提升網(wǎng)絡(luò)的控制能力，簡(jiǎn)化運(yùn)維難度;在運(yùn)營(yíng)層，則需要開放才能充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)作用。

  中興通訊提出Athena承載網(wǎng)智慧解決方案。方案由自動(dòng)化控制、意圖驅(qū)動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)感知三大引擎組成，與轉(zhuǎn)發(fā)面設(shè)備一同實(shí)現(xiàn)持續(xù)集成、持續(xù)交付和持續(xù)開放，使業(yè)務(wù)發(fā)放周期更短，上市時(shí)間更快，大幅提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的智能化程度和效率。

  極簡(jiǎn)智能運(yùn)維的最終目標(biāo)是自治網(wǎng)絡(luò)，需要行業(yè)共同推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)感知，完善網(wǎng)絡(luò)決策策略，進(jìn)而逐步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人自治。

  構(gòu)建可經(jīng)營(yíng)的5G承載網(wǎng)

  回顧4G時(shí)期，云的發(fā)展有目共睹，其商業(yè)模式成熟，是盈利的穩(wěn)定增長(zhǎng)點(diǎn)。5G時(shí)期的云將發(fā)生巨大的變化，云服務(wù)的對(duì)象從個(gè)人和企業(yè)，轉(zhuǎn)向垂直行業(yè)應(yīng)用。MEC作為輕量化的云節(jié)點(diǎn)無(wú)處不在，極大擴(kuò)展云的覆蓋范圍和深度。多級(jí)云的互聯(lián)、靈活的業(yè)務(wù)調(diào)度和管理，使得5G時(shí)代下支撐云連接的網(wǎng)絡(luò)變得比4G時(shí)代更為復(fù)雜。因此，實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)融合、網(wǎng)隨云動(dòng)，才能發(fā)揮出最佳效果。為此，中興通訊提出構(gòu)建可經(jīng)營(yíng)的5G承載網(wǎng)理念，以切片為紐帶，把云和網(wǎng)融合起來(lái)，共同提供區(qū)分服務(wù)，把網(wǎng)絡(luò)資源開放出去，使其成為運(yùn)營(yíng)商的優(yōu)勢(shì)和機(jī)遇。切片顯然是幫助運(yùn)營(yíng)商增值的重要工具，5G時(shí)代下切片方案需要具備哪些能力呢?

  - 部署快：切片的發(fā)放和回收達(dá)到分鐘級(jí)，依賴智能化的管控平臺(tái)，對(duì)用戶需求做到實(shí)時(shí)響應(yīng)。

  - 體驗(yàn)好：除了保證帶寬，還要保證低延時(shí)和抖動(dòng)，基于Slicing Channel技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的確定性網(wǎng)絡(luò)，滿足嚴(yán)苛的云游戲、智能制造等新型業(yè)務(wù)需求。

  - 檢測(cè)準(zhǔn)：通過InBand OAM和Telemetry等新技術(shù)的引入，為客戶提供實(shí)時(shí)感知切片質(zhì)量的手段，保證用戶體驗(yàn)。

  - 可視化：在客戶定制服務(wù)時(shí)，客戶通過編排器可直觀地看到不同切片的服務(wù)質(zhì)量，自主選擇所需服務(wù)。這與日常生活中的導(dǎo)航軟件規(guī)劃出不同線路供選擇是類似的體驗(yàn)。通過分鐘級(jí)按需部署、低時(shí)延、高可靠性以及可視化的承載切片方案，更好地實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)融合;通過將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)虛擬成N個(gè)網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)對(duì)不同細(xì)分場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)“一網(wǎng)百業(yè)”，幫助運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)增值。

  構(gòu)建覆蓋5G全生命周期的承載網(wǎng)是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要結(jié)合端到端的5G網(wǎng)絡(luò)特性來(lái)綜合設(shè)計(jì)5G承載技術(shù)方案和新一代5G承載設(shè)備;同時(shí)要以打造運(yùn)維極簡(jiǎn)的智能化網(wǎng)絡(luò)和可經(jīng)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)，確保網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)性和可持續(xù)演進(jìn)。相信不久的將來(lái)，5G承載網(wǎng)將賦能萬(wàn)物互聯(lián)，結(jié)合切片經(jīng)營(yíng)和高度智能化的運(yùn)維系統(tǒng)，為5G新業(yè)務(wù)提供差異化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)增值，助力運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)商業(yè)成功。

       作者：中興通訊BN產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)副部長(zhǎng) 王強(qiáng)