中興通訊：構建覆蓋5G全生命周期的承載網(wǎng)

  隨著(zhù)5G牌照的發(fā)放，中國正式進(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)相對于傳統承載網(wǎng)，無(wú)論帶寬、時(shí)延等基本性能，還是轉發(fā)面、控制面和管理面的總體架構，都發(fā)生了一系列的重大變化。如何構建一張覆蓋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。

  5G承載技術(shù)方案分析

  5G對于承載網(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(mǎn)足5G承載的基本需求，接下來(lái)將結合市場(chǎng)、技術(shù)發(fā)展趨勢，就部分焦點(diǎn)問(wèn)題展開(kāi)分析。

  大帶寬

  5G無(wú)線(xiàn)基站采用Massive MIMO、CoMP和高階調制等技術(shù)極大提升頻譜利用效率，同時(shí)通過(guò)引入新的空口頻譜來(lái)增加頻譜帶寬，對比4G時(shí)代單基站帶寬提升數十倍。5G承載網(wǎng)核心及匯聚層用100GE和200GE建網(wǎng)是共識，待技術(shù)成熟再擴容到400GE，對現網(wǎng)影響也小，總體方案性?xún)r(jià)比高。目前焦點(diǎn)主要集中在接入環(huán)的光模塊。

  針對25GE和50GE光模塊，我們對產(chǎn)業(yè)鏈成熟度做了深入分析(見(jiàn)圖1)。光模塊的可獲得性不存在問(wèn)題，國產(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)大規模部署。

  海量連接

  5G南北向和東西向連接數量相對4G時(shí)代將增加10倍以上，且以應用驅動(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(kāi)放能力，通過(guò)SR(Segment Routing)實(shí)現轉發(fā)和控制的分離，實(shí)現IGP區域內f(wàn)ull-mesh的全連接，引入SDN實(shí)現網(wǎng)絡(luò )連接的可管可控，支持跨域和跨廠(chǎng)家海量網(wǎng)絡(luò )連接的快速按需建立，滿(mǎn)足5G行業(yè)應用的豐富互聯(lián)需求。

  目前基于IPv6的Segment Routing(SRv6)是業(yè)內討論的一個(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，在轉發(fā)面，SR-MPLS沒(méi)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);而SRv6采用的SRH是一個(gè)新的IPv6報頭，對ASIC提出了特殊的要求。因此，采用SR-MPLS的成本相對較低。SRv6優(yōu)點(diǎn)是運營(yíng)商可以使用更簡(jiǎn)單的IPv6結構，提供與MPLS堆棧相同的應用和服務(wù)。鑒于MPLS對于運營(yíng)商來(lái)說(shuō)已是成熟的技術(shù)，而且基于IGP的SR-MPLS對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]到運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )的重大變化都將是一個(gè)相對緩慢的過(guò)程，SRv6會(huì )在標準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)現從傳統的“盡力而為”向帶寬保證和時(shí)延保證轉型，以滿(mǎn)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)。相對而言以太網(wǎng)信道化技術(shù)比較成熟，已在5G承載網(wǎng)應用。在運營(yíng)商組織的5G承載實(shí)驗室測試中，中興通訊5G承載單點(diǎn)轉發(fā)時(shí)延低至0.5μs，實(shí)測指標優(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(guò)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)根據業(yè)務(wù)鏈和管道隔離的要求，匹配對應的VNet拓撲，在VNet拓撲上建立針對垂直行業(yè)業(yè)務(wù)的管道連接，實(shí)現一網(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)。

  新一代承載設備特性分析

  5G承載網(wǎng)設備的關(guān)鍵要素包括容量、功耗、安全性能等指標。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演進(jìn)的5G承載設備。

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

  中興通訊全系列5G承載自研芯片，包括核心設備的T級別網(wǎng)絡(luò )處理及交換芯片和接入設備的定制化ASIC芯片，性能領(lǐng)先，供應鏈安全。根據承載設備整體功耗分析，主要業(yè)務(wù)芯片功耗占比達到64%，因此降低芯片功耗對節能降耗至關(guān)重要。中興通訊核心設備自研芯片方案相比外購芯片方案，線(xiàn)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5G網(wǎng)絡(luò )以及5G網(wǎng)絡(luò )所連接的基礎設施等重要資產(chǎn)帶來(lái)新的安全威脅與挑戰。因此安全是構建覆蓋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)界少數全面構建安全體系架構的廠(chǎng)家之一。全面通過(guò)ISO信息安全和供應鏈安全認證，為產(chǎn)品的全生命周期提供安全的流程保障;自研的CGEL操作系統和ROSNG協(xié)議棧平臺以及自研轉發(fā)芯片為產(chǎn)品安全打下堅實(shí)的基石;每年投入超過(guò)1000萬(wàn)美元的安全工具投入，包括白盒工具、黑匣子工具、滲透測試等為產(chǎn)品安全護航;具有業(yè)界領(lǐng)先的安全實(shí)驗室，通過(guò)這個(gè)開(kāi)放、合作的載體，為產(chǎn)品安全保駕護航。

  打造運維極簡(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(zhù)SDN、大數據和AI的發(fā)展和應用，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)能力需要從轉發(fā)層、控制管理層和運營(yíng)層這三個(gè)層次分別進(jìn)行構建。如果將網(wǎng)絡(luò )比喻成一輛車(chē)，那么轉發(fā)層就是這輛車(chē)的車(chē)輪，管控層則是行車(chē)電腦，運營(yíng)層是發(fā)動(dòng)機。

  在轉發(fā)層，將簡(jiǎn)化的協(xié)議、網(wǎng)絡(luò )切片和Telemetry相結合，為網(wǎng)絡(luò )轉發(fā)層提供支撐;在管控層，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )仿真、流量預測等手段，變被動(dòng)為主控，從而實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的自調整、自?xún)?yōu)化和網(wǎng)絡(luò )自愈，有效提升網(wǎng)絡(luò )的控制能力，簡(jiǎn)化運維難度;在運營(yíng)層，則需要開(kāi)放才能充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機的驅動(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、意圖驅動(dòng)和網(wǎng)絡(luò )感知三大引擎組成，與轉發(fā)面設備一同實(shí)現持續集成、持續交付和持續開(kāi)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 )運維的智能化程度和效率。

  極簡(jiǎn)智能運維的最終目標是自治網(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)現網(wǎng)絡(luò )的無(wú)人自治。

  構建可經(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，是盈利的穩定增長(cháng)點(diǎn)。5G時(shí)期的云將發(fā)生巨大的變化，云服務(wù)的對象從個(gè)人和企業(yè)，轉向垂直行業(yè)應用。MEC作為輕量化的云節點(diǎn)無(wú)處不在，極大擴展云的覆蓋范圍和深度。多級云的互聯(lián)、靈活的業(yè)務(wù)調度和管理，使得5G時(shí)代下支撐云連接的網(wǎng)絡(luò )變得比4G時(shí)代更為復雜。因此，實(shí)現云網(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)，共同提供區分服務(wù)，把網(wǎng)絡(luò )資源開(kāi)放出去，使其成為運營(yíng)商的優(yōu)勢和機遇。切片顯然是幫助運營(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)放和回收達到分鐘級，依賴(lài)智能化的管控平臺，對用戶(hù)需求做到實(shí)時(shí)響應。

  - 體驗好：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)現高質(zhì)量的確定性網(wǎng)絡(luò )，滿(mǎn)足嚴苛的云游戲、智能制造等新型業(yè)務(wù)需求。

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

  - 可視化：在客戶(hù)定制服務(wù)時(shí)，客戶(hù)通過(guò)編排器可直觀(guān)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航軟件規劃出不同線(xiàn)路供選擇是類(lèi)似的體驗。通過(guò)分鐘級按需部署、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)現云網(wǎng)融合;通過(guò)將一個(gè)網(wǎng)絡(luò )虛擬成N個(gè)網(wǎng)絡(luò )，應對不同細分場(chǎng)景，實(shí)現“一網(wǎng)百業(yè)”，幫助運營(yíng)商實(shí)現增值。

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

       作者：中興通訊BN產(chǎn)品團隊副部長(cháng) 王強