算力增強(qiáng)，構(gòu)建算網(wǎng)一體的新型光接入網(wǎng)

  隨著全球FTTx網(wǎng)絡(luò)建設(shè)加快和千兆時(shí)代的到來(lái)，光接入網(wǎng)正面臨新的挑戰(zhàn)和需求。首先，視頻已成為固網(wǎng)寬帶的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，如4K/8K、Cloud VR、云游戲、在線教育等，這些業(yè)務(wù)會(huì)消耗大量網(wǎng)絡(luò)資源，尤其是集中時(shí)段需求頻繁的熱點(diǎn)視頻，形成大量重復(fù)傳播流量，為了提高業(yè)務(wù)體驗(yàn)、節(jié)約匯聚核心網(wǎng)絡(luò)帶寬，迫切需要業(yè)務(wù)下沉到網(wǎng)絡(luò)邊緣甚至到接入機(jī)房。其次，最終用戶對(duì)體驗(yàn)的要求越來(lái)越高，運(yùn)營(yíng)商從帶寬經(jīng)營(yíng)逐漸轉(zhuǎn)向體驗(yàn)經(jīng)營(yíng)。對(duì)于接入網(wǎng)來(lái)說(shuō)，需要具備度量和管理最終用戶體驗(yàn)的能力，從而增強(qiáng)消費(fèi)者的體驗(yàn)和獲得感，挖掘用戶潛力和新的增長(zhǎng)點(diǎn)，為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。第三，當(dāng)前光接入網(wǎng)在家寬領(lǐng)域已取得巨大成功，并向行業(yè)拓展，比如POL(Passive Optical LAN)在企業(yè)和校園中部署、工業(yè)PON在工廠中的應(yīng)用等，隨著智慧園區(qū)的持續(xù)建設(shè)，園區(qū)場(chǎng)景中也存在著邊緣計(jì)算存儲(chǔ)的需求，如視頻圖像識(shí)別、工業(yè)智能控制、統(tǒng)一管控及基于數(shù)據(jù)安全方面的要求，需要把邊緣計(jì)算設(shè)施部署在園區(qū)內(nèi)部。從以上幾方面不難看出，無(wú)論是視頻下沉、接入網(wǎng)算力增強(qiáng)還是園區(qū)業(yè)務(wù)需求，在網(wǎng)絡(luò)中引入邊緣存儲(chǔ)和計(jì)算能力是大勢(shì)所趨。

  中興通訊OLT內(nèi)置刀片服務(wù)器

  中興通訊率先探索接入機(jī)房的云網(wǎng)融合，創(chuàng)新推出OLT內(nèi)置刀片服務(wù)器(見(jiàn)圖1)，基于業(yè)界光接入旗艦TITAN平臺(tái)實(shí)現(xiàn)接入、路由、計(jì)算三合一，在網(wǎng)絡(luò)邊緣實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)體驗(yàn)加速、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化和應(yīng)用數(shù)據(jù)本地化等功能，構(gòu)筑算網(wǎng)一體的新型光接入網(wǎng)。

  中興通訊內(nèi)置刀片服務(wù)器具有如下特征：

  - 輕量級(jí)設(shè)計(jì)：采用300mm深設(shè)計(jì)，可插入OLT機(jī)框，有效利用OLT已有資源，如空間、供電和散熱等;基于輕量化SoC CPU、SSD硬盤(pán)等部件，具備更好的轉(zhuǎn)發(fā)性能、更強(qiáng)的I/O存儲(chǔ)能力，以及更寬泛的環(huán)境溫度，適應(yīng)接入機(jī)房部署條件。

  - 多樣化管理：針對(duì)不同應(yīng)用需求，內(nèi)置刀片可與OLT進(jìn)行分離管理或統(tǒng)一管理;且OLT與內(nèi)置刀片軟件版本獨(dú)立，升級(jí)互不影響，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。

  - 多功能協(xié)同：OLT豐富的網(wǎng)絡(luò)能力可以與內(nèi)置刀片的計(jì)算存儲(chǔ)能力協(xié)同，如ACL功能、L2交換功能，以及中興通訊OLT獨(dú)有的Gateway Proxy功能，形成緊湊而安全的解決方案，節(jié)省資源。

  - 靈活配置：可配置不同的硬盤(pán)、內(nèi)存等，滿足存儲(chǔ)、計(jì)算等不同類型需求;每塊內(nèi)置刀片可配置2塊可熱插拔的數(shù)據(jù)硬盤(pán)，容量高達(dá)15TB;可配置4塊內(nèi)存，最大內(nèi)存可達(dá)256GB;還可以通過(guò)加載不同軟件實(shí)現(xiàn)多種輕量級(jí)功能。

圖1 中興通訊OLT內(nèi)置刀片服務(wù)器

  多種應(yīng)用場(chǎng)景

  基于對(duì)寬帶接入網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的應(yīng)用分析，中興通訊OLT內(nèi)置刀片主要在如下幾個(gè)方面進(jìn)行了探索。

  Access CDN：視頻業(yè)務(wù)本地分流

  當(dāng)前CDN(Content Delivery Network，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò))已取得廣泛應(yīng)用。對(duì)于節(jié)假日或重要賽事等集中時(shí)段和熱門視頻，用戶需求會(huì)在短時(shí)間內(nèi)激增，形成大量重復(fù)流量，造成網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過(guò)大，影響用戶體驗(yàn)。將CDN下沉到網(wǎng)絡(luò)邊緣成為一種趨勢(shì)，其中Access CDN就是CDN節(jié)點(diǎn)下沉到接入機(jī)房的一種CDN網(wǎng)絡(luò)形式，可進(jìn)一步減少OLT上層網(wǎng)絡(luò)壓力。

  通過(guò)在內(nèi)置刀片上部署Access CDN，結(jié)合中興通訊PON OLT特有的Gateway Proxy功能(見(jiàn)圖2)，使用戶就近訪問(wèn)熱點(diǎn)節(jié)目，一方面可有效應(yīng)對(duì)短時(shí)間熱點(diǎn)視頻的爆發(fā)性流量沖擊，保障用戶體驗(yàn);另一方面通過(guò)內(nèi)置刀片可卸載70%的點(diǎn)播流量，大幅節(jié)約上層網(wǎng)絡(luò)帶寬和設(shè)備壓力，有效降低大視頻網(wǎng)絡(luò)承載成本。該方案已經(jīng)與浙江移動(dòng)合作，用來(lái)解決海島直播/點(diǎn)播體驗(yàn)帶寬瓶頸問(wèn)題，通過(guò)現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)表明，視頻卡頓占比降低99%，傳輸時(shí)延降低50%，有效提高用戶滿意度。

圖2 基于內(nèi)置刀片的Access CDN方案

  運(yùn)維增強(qiáng)：擴(kuò)展網(wǎng)元算力，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維

  隨著業(yè)界對(duì)意圖驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)等理念和架構(gòu)的提出，不僅網(wǎng)管系統(tǒng)需要智能管、控、析能力，網(wǎng)元也需要提供全新能力，包括KPI測(cè)量、細(xì)顆粒度流量統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)狀態(tài)信息收集，以及實(shí)時(shí)高頻的數(shù)據(jù)上報(bào)等。利用內(nèi)置刀片可有效擴(kuò)展OLT網(wǎng)元能力，實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)維增強(qiáng)功能(見(jiàn)圖3)。

  圖3 內(nèi)置刀片實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)運(yùn)維增強(qiáng)

  - DPI主動(dòng)發(fā)現(xiàn)并定位業(yè)務(wù)質(zhì)差。在OLT內(nèi)置刀片上部署DPI可感知6類業(yè)務(wù)，測(cè)量超30項(xiàng)指標(biāo)，通過(guò)體系算法給出KQI分析和QoE評(píng)價(jià)，從而準(zhǔn)確完整地評(píng)估寬帶用戶業(yè)務(wù)感知、識(shí)別質(zhì)差用戶、實(shí)現(xiàn)質(zhì)差精準(zhǔn)定界定位;同時(shí)內(nèi)置刀片部署DPI還可以本地處理用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)安全。

  - Telemetry實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)流量采集。源自數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)采集技術(shù)Telemetry可替代傳統(tǒng)流量采集技術(shù)，采集頻度可從分鐘級(jí)縮短到秒級(jí)，采集顆粒度從物理PON端口級(jí)到邏輯GEM port級(jí)，使得網(wǎng)絡(luò)性能管理更加精細(xì)化，可用于指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、流量實(shí)時(shí)調(diào)度優(yōu)化、QoS配置優(yōu)化和故障實(shí)時(shí)檢測(cè)等。而通常OLT板卡，包括主控板、PON線卡均不具備如此精細(xì)的流量采集、處理、存儲(chǔ)能力，內(nèi)置刀片服務(wù)器可擴(kuò)展OLT能力，不僅實(shí)現(xiàn)秒級(jí)流量數(shù)據(jù)采集，還可以本地存儲(chǔ)歷史流量采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化、精準(zhǔn)化運(yùn)維規(guī)劃。

  - MDI(Media Delivery Index)高效保證視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量。內(nèi)置刀片服務(wù)器可擴(kuò)展原有OLT線卡CPU能力，支撐多頻道并發(fā)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)指標(biāo)實(shí)時(shí)上送后臺(tái)運(yùn)維系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻質(zhì)量監(jiān)測(cè)和故障定界。

  MEC：多業(yè)務(wù)邊緣計(jì)算，優(yōu)化業(yè)務(wù)體驗(yàn)

  5G時(shí)代，車聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、工業(yè)控制等體驗(yàn)敏感型業(yè)務(wù)需要MEC來(lái)提供邊緣計(jì)算能力。同時(shí)，構(gòu)建4G BBU(Bandwidth Based Unit)、5G DU(Distributed Unit)以及OLT等設(shè)備共享的綜合接入機(jī)房，成為主流運(yùn)營(yíng)商的一致選擇。利用OLT內(nèi)置刀片實(shí)現(xiàn)MEC，則為MEC部署提供了一種經(jīng)濟(jì)快捷的方式。MEC所涉及的分流，如5G UPF(User Plane Function)、5G ToF(Traffic offload Function)，以及MEP和ME APP等都可以動(dòng)態(tài)加載到內(nèi)置刀片上，組成動(dòng)態(tài)高效的邊緣計(jì)算系統(tǒng)。

  中興通訊與聊城聯(lián)通和中通客車合作，率先探索在OLT內(nèi)置刀片上部署5G UPF實(shí)現(xiàn)本地業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，并已在5G遠(yuǎn)程駕駛場(chǎng)景中應(yīng)用。該方案將5G UPF和MEP下沉到距離用戶更近的園區(qū)接入機(jī)房OLT內(nèi)置MEC上，結(jié)合10G PON有線寬帶接入，車輛控制信息和視頻業(yè)務(wù)的往返傳輸時(shí)延從傳統(tǒng)的30ms降低到10ms以內(nèi)，全面滿足5G遠(yuǎn)程駕駛時(shí)延要求。OLT內(nèi)置刀片可與現(xiàn)網(wǎng)OLT共享資源，部署方便快捷，為智慧交通提供了一個(gè)基于有線、無(wú)線融合的高性價(jià)比的解決方案(見(jiàn)圖4)。該方案是業(yè)界首個(gè)基于固移融合OLT內(nèi)置刀片的5G遠(yuǎn)程駕駛方案，在2020年10月一舉奪得世界寬帶論壇最佳創(chuàng)新獎(jiǎng)、Layer123(原SDN/NFV)全球大會(huì)新業(yè)務(wù)創(chuàng)新獎(jiǎng)、中國(guó)通信產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新獎(jiǎng)等國(guó)內(nèi)外大獎(jiǎng)。

  園區(qū)VNF部署：打造極簡(jiǎn)智能園區(qū)網(wǎng)絡(luò)

  園區(qū)場(chǎng)景一般存在有線和無(wú)線的一體化接入、數(shù)據(jù)不出園以及低時(shí)延等需求。而傳統(tǒng)方式一般需要客戶額外投資建設(shè)網(wǎng)絡(luò)防火墻、無(wú)線控制器、信息管理系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并安裝在園區(qū)機(jī)房獨(dú)立服務(wù)器上，這些獨(dú)立設(shè)備構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)，增加了網(wǎng)絡(luò)部署與運(yùn)維成本。通過(guò)OLT內(nèi)置刀片服務(wù)器，可以按需將獨(dú)立物理設(shè)備(如安全防火墻、無(wú)線控制器等)虛擬化為軟件應(yīng)用并安裝到內(nèi)置刀片上，形成一個(gè)易升級(jí)、易修改、易增加新功能的開(kāi)放型園區(qū)網(wǎng)絡(luò)。

  中興通訊聚焦云網(wǎng)融合中邊緣計(jì)算不斷增強(qiáng)的發(fā)展趨勢(shì)，率先提出OLT內(nèi)置刀片服務(wù)器，創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)IT和CT在接入網(wǎng)層面的融合，為接入網(wǎng)提供增強(qiáng)算力。中興通訊將持續(xù)在技術(shù)和場(chǎng)景方面進(jìn)行探索，洞察未來(lái)接入網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展和潛力空間，為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和業(yè)務(wù)發(fā)展提供更多可能。

  作者：中興通訊 韓曉宇