面向5G的智能光承载网规划与运维实践
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前言

在当下的国内通信市场上,互联网企业和通信运营企业都不断顺应技术和业务的发展趋势,在终端、网络、云计算等多个技术创新领域不断发力。尤其是以BAT为首的互联网企业,已经不再满足于在内容应用市场获利,而是开始基于其强大的软件及应用开发能力,在收获内容红利的同时,将创新和业务的触角不断向网络下层延伸,传统通信运营商赖以生存的“连接”型通信业务正受到不断的侵蚀。为了应对上述竞争,通信运营商也未坐以待毙,而是主动对其最重要的资产——“网络”自上而下地进行新的顶层设计,通过引入“网络软件化”“功能虚拟化”“计算云化”等理念,对网络进行扁平化改造和“注智”,使原本不具备智能特性的“管道”具备智能,使原本过于臃肿、迟钝的网络逐步具备“简洁、敏捷、开放、集约”的特征,使原本售卖机房、机架、带宽的模式向“云网协同”的销售模式转变,并通过建立相应的软件开发团队,持续进行软件迭代以支持业务的不断创新。

2016年7月11日,中国电信在京召开“十年重构 翼启转型——《中国电信CTNet2025网络架构白皮书》发布会”,正式全面启动了中国电信网络智能化重构工作。中国电信最大的子公司、年收入约占中国电信1/5的广东电信,近年来已根据集团公司的部署,在网络转型方面进行了大量的技术革新,如承载网进一步扁平化,由三层变两层;引入基于软件定义网络(SDN)的互联网数据中心(IDC)流量调度中心;实现天翼云网融合及“一键开通”;为政企客户打造超低时延专线;开发新一代智能网络业务运营系统以实现物理网络和虚拟资源的统一管理和调度等,为即将到来的5G时代夯实了基础。

2019年6月6日,工业和信息化部向中国电信、中国移动、中国联通和中国广电正式颁发5G牌照,批准四家企业经营“第五代数字蜂窝移动通信业务”。这标志着我国正式进入5G商用元年,而这个时间相较于此前官方表述的“2020年5G正式商用”的时间足足提前了半年。由于标准的滞后,运营商拿到商用牌照之后只能优先选择非独立组网(NSA)架构,并兼顾向独立组网(SA)架构平滑过渡来启动5G网络建设工作。但为了支持5G高可靠、低时延、海量连接的特性,运营商无一例外地都在建设伊始,对相应的智能光承载网所应具备的能力特性提出了全新的要求。

综上所述,一方面为了应对竞争,另一方面为了加快自身网络和业务转型,以满足客户不断发展的多样化需求,通信运营商现阶段迫切需要尽快构造一张具有“大带宽、大连接、准实时”能力的5G承载网络。然而,核心问题是:它与我们以往的承载网络最大的不同点是什么呢?

通过分析网络流量流向的数据可以发现,伴随着云计算和物联网技术及应用的普及,IP网络流量正在加速向大型化的IDC和云计算中心集中;在5G网络中,终端到基站的时延约为1ms,终端到服务器的时延约为10ms,而后者在4G网络中为50~100ms,由此可见性能大幅提升,且考虑到要支持5G的3种主要应用场景——3D/超高清视频等大流量移动宽带业务(eMBB),无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务(uRLLC)和大规模物联网业务(mMTC),前两个场景都对时延高度敏感,因此,5G时代的承载网将是一张融合、海量、敏捷、超低时延、智能的承载网,这张网不仅是IP网、传输网、光缆网的简单叠加,而且是具备层间互通感知和业务内容感知能力的新一代智能承载网。

广东电信拥有大量贴近现网实际的技术和业务专家队伍,本书将对我们在构建这样一张弹性智能承载网的过程中积累的经验、当下的创新试验和未来的布局规划进行详细的阐述。

本书的特点可以归纳为“四分技术、三分运营、三分经验”。“四分技术”指的是对智能光承载网的技术原理和演进路径等细节的规范阐述。“三分运营”指的是结合运营商的实际案例和应用场景,介绍智能光承载网如何实现对上层各种技术业务(包括5G承载、跨域组网、IDC互联、云网协同)的支撑。“三分经验”指的是并非所有技术都可用,适合我国实际的才是最好的。我们会结合过去3年的经验,给广大读者呈上自己的思考和建议,并对未来的智能光承载网如何适应云网协同和5G应用的演进之路提出我们的观点。

第1章“智能光承载网的演进历程”对传统光承载网的定义、组成元素、智能光承载网的现状及发展趋势进行简要描述,帮助读者初步了解光承载网的基本概念;再基于光承载网的网络模型,向读者进一步阐述传统光传输网络与发展中的未来智能光承载网的区别;在此基础上再对光承载网进行分层解构,详细介绍其组成元素及其特点,从而帮助读者逐步建立起系统化的光承载网概念,并初步了解当下正逐渐成为主流的智能光承载网的现状及发展趋势。

第2章“智能光承载网的规划”先简要介绍了开展智能光承载网规划时所涉及的概念、关注点、规划流程及方法,并结合运营商开展光承载网规划的工作实例,从骨干网和本地网两个维度进行了较详细的案例解构,最后介绍了在实际工作中会用到的规划工具——OTN规划平台和智能光承载网可视化平台的实现原理、主要功能及部分工作界面,以开拓读者的思路。

第3章“智能光承载网的运维实践”对常见的光承载网运维案例、各种中断故障及其影响进行了介绍,并建立了一个包括运维目标设定、运维输入和运维输出的光承载网运维模型。除此之外,还介绍了常用的光承载网运维工具,梳理并提出了光承载网的稳健性评估指标体系,并结合运营商在提升光承载网稳健性工作中的“宽带网络稳健性提升”“长途光缆OLP实施”两个真实场景,用现网实际优化后的效果代入并进行评价分析,以验证用前面介绍的运维模型、方法和工具开展现网运维工作的有效性。

第4章“智能光承载网架构的演进及实践”对5G时代的业务需求驱动因素,以及由5G业务变化引发的网络架构变革进行了阐述,主要包括智能光承载网络的演进趋势(技术要求、演进方向)、相应的网络架构和方案(无线接入网、前传/中传/回传、核心网),并以正在进行的某地市5G承载试验网为案例,详细介绍了运营商对于实现网络关键指标所采取的具体措施。

第5章“智能光承载网技术的创新发展”中简要描述了智能光承载网的未来发展方向,包括创新的oDSP技术、新型光模块/光器件技术(实现超高密集成及超低功耗的硅光技术)。在应用层面上,介绍了如何利用全光交换(OXC)技术构建超低时延网络,如何利用OTN集群技术实现光承载网容量升级平滑演进,如何利用液冷技术推进绿色机房建设节点。最后,就光承载网未来的技术发展走向,描述了从人工走向自动化(通过TSDN集中管控实现自动化网络运维和资源配置),再从自动化走向智能化(基于AI和大数据技术实现光网络自优和自治)的演进路线。

本书中所阐述的原则和案例,均来源于经过脱敏后的实际规划和运维实践。事物都在发展变化之中,网络技术更是随着时代的进步而日新月异,原则也可能不断修正。然而,作为通信网络的建设者和维护者,我们明白有一条原则是不会变的,那就是用更严苛的指标来持续优化网络,使其相较竞争者的网络保持差异化的竞争优势。

希望广大读者能对本书中所阐述的原则和案例进行挑选和吸收,并在日常的工作中勤于思考,努力成为具有独特竞争优势的承载网技术专家。

编者

2019年10月于广州