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广电智能承载网解决方案

【发布时间:2020-12-09】

一、 引言

近年来,IPTV和OTT业务的竞争导致有线电视用户流失严重,网络“量收剪刀差”效应难以缓解,对运营商行业营收的持续增长造成巨大压力,广电需要向新兴业务转型,打造新的增长点。“全国一网”整合和广电5G一体化发展对广电的发展为广电带来了新的发展机遇,但也给广电IP承载网络带来新的挑战。

传统网络刚性固化,网络由大量功能单一的专用设备构成,网络扩容周期长、建设运维成本高。无法适应互联网、云计算、物联网的弹性需求。网元封闭,网元采用软硬紧耦合的一体化封闭架构,设备功能扩展性差,价格昂贵且易被生产厂商绑定。新业务、新功能的提供需要开发新硬件、新协议,造成设备种类和设备数量大量增加,形成大批烟囱群,业务难以融合,新业务开发困难,难以满足快速灵活的部署需求。

在云服务和5G时代,广电承载网络面临从业务发展、行业趋势到综合成本等几个方面带来的挑战:

网络智能化

国家推行互联网+和数字中国发展战略,各行业向数字化转型,创新的数字化业务应用需要广电网络加速智能化;“全国一网”整合推动广电网络向互联互通和智能化升级,实现统一管理、统一运营;“智慧广电”类业务需要网络能够快速响应、按需部署。

网络带宽

4K、8K超高清视频对广电承载网的带宽提出更高的需求;5G的商用也需要承载网具备更大带宽、更高容量。

5G承载

5G带来海量连接和多样化的高品质业务,需要承载网络能够自动化业务部署,快速开通;需要承载网络提供网络切片、高精度时钟/频率同步的能力;

综合成本

广电现有承载网难以被5G利用,5G端到端网络新建投入大;广电面临包括5G移动业务在内的综合业务的运营发展,传统专网建设模式下网络与业务耦合,多网建设成本高昂。

二、 广电智能承载网建设规划

如何解决上述面临的问题,这其实也给广电承载网的发展指明了方向。广电承载网的演进应该具备以下几点能力:

降低综合成本

5G网络专网专用则建设和运维成本太高,可通过技术创新实现网络资源复用,固移业务融合承载以有效降低网络建维成本;通过网元软硬解耦实现硬件通用化、网络资源云化部署降低整体建维成本;通过网络控制转发分离、控制面集中,实现智能高效运维,降低维护成本;

全业务承载

需面向家客、集客提供固网和移网各类业务的全面承载。重点业务包括:基于固网和5G提供面向家客的宽带、4K/8K/VR/AR视频业务;基于固网、5G的政企专线、专网和云服务;各类基于5G云网协同的智慧创新应用,车联网、超高清制播、智慧医疗、智慧园区等;

提升用户体验

可以NaaS云服务模式对外提供服务,提升高价值客户服务体验,主要体现在:网络可视,可为用户提供基于应用的网路资源视图;资源随选,可为用户业务提供按需自动化的网络资源部署;自助服务,可为用户提供自助服务管理;

智能运营管理

网络能够集中化控制、调度,实现智能高效的业务运营和网络运维,主要体现在:业务可自动化部署,提供业务快速上线能力;网络可视化,全方位监控网络和业务质量;网络资源可随需,实时随业务需求对链路带宽、转发路径等网络资源进行调度。

为了实现上述的目标,在技术上是否可以沿用现有的网络架构有效应对?从国内运营商行业的普遍尝试和最新认识来看,只有对现有网络架构进行变革,否则难以应对。当前国内运营商在技术层面的共同认识是依托以SDN、NFV、云计算为代表的技术创新对网络架构进行重构,打造智能IP承载网。

当前运营商承载网的演进策略总结如下:

架构上,网络水平分层,采用spine-leaf灵活可扩展架构,形成以DC为核心的组网新格局。

设施上,设备软硬解耦,推进网元NFV化、网络平台SDN化;资源云化部署,云数据中心是网络重构落地的基础载体。

模式上,业务交付转变为NaaS,即以云模式交付运营商各类服务,云网协同编排,为用户统一提供网络、计算、存储等服务。

实践上,面向不同场景,聚焦问题,实现智能IP承载网的落地。

三、 新华三广电智能承载网解决方案

智能承载网目标架构

以5G+云网协同为技术核心,将广电承载网打造成一个兼具宣传文化和信息服务特色的新型智能网络,全面支撑智慧广电发展战略。

基于广电承载网演进的目标,结合当前运营商行业在云网承载平台的重构实践,我们提出了面向广电网络的智能承载网目标架构。

面向广电的智能承载网融合云计算、大数据、SDN、NFV、SR、telemetry等技术,实现全网业务管控和调优。

引入多级云架构,将云化的5G核心网、vBRAS/vCPE等网元、CDN/VR等边缘计算业务资源按需部署在各级云资源池中,通过云网融合实现多种业务统一承载。全网部署SDN控制器进行集中控制和路径调度,各网络域的SDN控制器和云管理平台采用开放的北向接口,可对接上层超级控制器、业务编排器和第三方的多云管理平台,多云管理平台对各级云平台的云资源进行统一管理,超级控制器实现业务的跨域拉通、E2E的业务布放和运维监控,业务编排器实现5G业务、专线业务、固网业务统筹编排和下发。

城域网侧有两种建设模式,一种是固移融合承载,即城域网侧用一张网络融合承载家宽、政企专线、5G等业务。一种是双平面承载,即不改变原有固网的网络架构,新建一张专网来承载5G业务。

广电IP智能承载网的建设分为几个层面:

骨干网建设

城域网建设

接入网建设

多级云建设

智能IP骨干网建设

随着互联网、5G的飞速发展,用户业务需求不断变化,数据流量不断攀升。骨干网络需在架构上进行变革,扩大网络容量,增加网络灵活性进而提升核心竞争力。

未来骨干网应提供超大处理性能和超高业务承载能力,支持集群技术,满足IP骨干网核心层的容量扩展需求。除此外应具备新技术演进能力,如SR/SRv6、EVPN。向SDN方向演进,开放网络能力,使网络变得更加灵活、快速响应用户需求。

智能骨干网逻辑上可分为四个层次,顶层构建业务编排层,由网络协同器和业务编排器将5G业务、专线业务、固网业务进行端到端的编排和布放。网络控制层承上启下,SDN控制器北向承接业务编排指令,将业务指令转化为设备配置下发,南向通过netconf、telemetry、netstream、SNMP等协议与设备层对接,实现信息采集、设备管理、业务监控、流量调度等功能。接口层是SDN控制器与网络设备的桥梁。设备层由核心路由器组成,部署SR/SRv6协议,共同构建一个智能、简单、高效的网络。

智能IP城域网建设

城域网的建设需要充分结合现有存量设备的资源,利用新技术,可靠、高效地实现对各类公众客户和集客的固网业务和移动业务的承载。5G的业务场景多样化,eMBB、mMTC、uRLLC对网络的要求迥异,这对城域网的演进发展带来显著挑战,同时还要兼顾控制网络建设运维成本。面对这种场景,新华三提出两种城域网建设模式:固移融合承载和双平面承载。

双平面承载:

固定城域网和移动城域网(移动回传网)双平面的模式是依托固网原有架构进行优化,并新建5G承载网络平面。固定城域网仍旧承载互动电视业务、家宽、政企业务,与原有固网不同之处在于引入SDN和NFV实现重构。重点体现在,BRAS网元的转发平面和控制平面分离,控制平面网元以NFV形态部署在城域核心云DC中,转发平面网元以硬件形态或NFV形态网元分布式部署在分前端。业务控制层BRAS的控转分离带来了一系列优势,例如BRAS软硬解耦后,控制面和转发面采用标准接口交互,打破了封闭架构,易于实现异厂家互通。控制面网元采用NFV化的vBRAS,依靠X86强计算能力可接入更大用户规模,根据资源使用率、在线用户数等要素实现弹性扩缩容。转发面网元则只负责转发处理,不需要与AAA等外部业务系统交互,减轻了整体业务系统部署管理的复杂性,也不再受限并发用户量,而且IP地址池等资源可集中按需分配使用,提升资源利用率。

为承载5G业务每个地市新建移动城域网,5G移动城域网基于5G IPRAN技术,组网采用10G/50G接入环,汇聚B以上采用50GE/100GE上连ER,城域ER以上采用100GE链路。核心网用户面功能UPF网元分级部署可选下沉到省、市、县三级。在城域DC部署SDN控制器,进行城域网的集中控制、统一管理和运营。

固移融合承载:

固移融合承载是基于全新网络架构的新型智能城域网,采用一张城域网络承载家客、集客、5G业务。接入网仍分为两部分,5G业务通过5G小站接入,IPRAN的接入环回传到智能承载网。城域网采用灵活可扩展的spine-leaf架构, 5G MEC边缘云可选接入Leaf节点,为包括4K/VR/AR等高带宽视频、集客的园区型业务、车联网低时延业务等的各类新业务提供就近服务能力。BRAS软硬分离,将控制面网元集中部署在城域核心云DC,转发面网元分布式部署在边缘。依托SR/SRv6、EVPN、flex-E、高精度时钟同步技术,满足多样化的功能和性能需求,提供业务的个性化承载。引入SDN控制器作为新型智能城域网的智慧大脑,实现网络业务的快速部署和调度。SDN可与SR技术配合,实现端到端的TE流量调度能力。使用SDN控制器完成FlexE分片,实现物理网络和切片网络的端到端统一控制和管理。

无论采用哪种建网模式,网络控制与转发分离、云网协同都是城域网的演进趋势。采用开放的网络平台,通过城域网SDN控制器将控制面集中管理,可实现配置批量下发和路径灵活调度,与DC资源协同编排,达到云网资源统一调度。

5G接入网建设

随着5G脚步的临近,传统室分面临新的挑战。5G更高频段信号无法从室外抵达室内,未来10年,移动通信数据流量增加100-1000倍、约70%流量来自室内,因此室内移动网络覆盖将更加重要。在室内场景中,5G小基站进行超密集组网,小基站数量大幅增长,深耕室内覆盖,是运营商在5G时代的核心竞争力之一。

新华三5G小站方案由虚拟化BBU、扩展交换机、pRRU构成,小站采用O-RAN架构,BBU软硬解耦,部署在通用X86服务器上,可按需弹性扩展。BBU和RRU之间的接口开放、RRU白盒化,不仅打破固化的供应商格局,促进产业链开放,还帮助运营商降低网络建设与运维成本,更能通过与MEC的结合,真正发挥出了运营商边缘云的价值,增加对行业应用的开放性与灵活性。单个BBU可通过多个扩展交换机按需扩展RRU、弹性伸缩,提高资源利用率。

多级云平台建设

在5G和网络重构驱动背景下,国内三大运营商都在规划布局多级云平台建设。一方面5G核心网将采用全面云化技术,另一方面网元软硬解耦,控制面高度集中、数据面分散也已经基本成为主流架构, vBRAS、vCPE、vEPC等虚拟化网元的演进需要省级、地市级网络云的协同规划与建设。随着高带宽、低时延业务发展,MEC边缘云的建设也需考虑纳入多级云平台的统一规划布局中。

多级云平台按照“区域-核心-边缘”的三级云平台参考架构设计,边缘DC一般部署在市县区或综合接入机房,核心DC一般部署在地市或省中心,区域DC一般部署在省中心或全国大区中心。顶层部署多云管理平台进行云资源统一管理。

云DC内部:采用Fabric架构,整个DC采用混合Overlay方式。云内统一承载IT、CT业务。对于CT业务,考虑性能需求,采用网络overlay。对于IT业务,主机overlay为主。

跨云DC资源调度:DC出口部署DC-leaf设备,DCI设备采用SR+EVPN技术,实现IP互联。通过城域网的SDN控制器管理全网DC-leaf设备,实现业务流量灵活调度、DCI业务和DC内业务的映射、DCI业务的限速优先级映射以及DCI业务路由部署。SDN控制器北向对接统一云管。

边缘DC可以承载广电的各种创新业务,带来新的增长点,例如:

l 面向普通宽带用户:部署CDN缓存节点,提高获取超高清视频的速度。部署视频类游戏如VR、AR,提升用户体验感;部署广告类业务,进行客户精准营销。

l 面向4K/VR/AR媒体生产商:部署生产应用,如针对体育赛事的4K/VR/AR直播,对前端采集的音视频进行即时渲染、编码合成、AI分析,即时面向不同类型终端用户快速发布。

l 面向垂直行业:部署企业园区类业务,进行本地化处理;部署IOT网关,实现物联网业务。部署车联网、无人驾驶业务,保障低时延处理。

四、 运营商实践案例

新华三致力于为广电在内的运营商提供开放灵活的5G产品和解决方案,打造开放、融合、集约、弹性的智能承载网。

新华三的智能承载网产品具有运营商级可靠性、强大的业务承载能力,是运营商5G业务坚实稳定的承载平台设备。在2020年新华三的5G STN产品在中国电信集采中获取规模份额,进入12个省份,服务50%以上的南方电信业务大省。同年新华三全标段入围中国联通智能城域网集采,将在全国19个省份公司落地。

新华三从端、网、云、用四个领域助力广电网络建设5G+云网协同的智能承载平台,打造具有广电特色的精品网,推动业务转型,助力智慧广电战略发展。

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