中国电信张成良:网络重构下的城域光传送网


工信部科技委常务副主任、中国电信科技委主任韦乐平曾表示,现有网络面临着诸多难以解决的问题,要破解这些难题,必须实现网络架构的重构,与以往的技术变革不同,这将是一场耗时十年的、伤筋动骨的深度变革。

面对这场变革,2016年中国电信提出了转型3.0战略,发布了《CTNet 2025网络重构白皮书》。中国电信北京研究院副院长张成良认为,网络重构从城域网络重构开始,城域光传输网需要重建其完整性。据了解,目前中国电信已经通过四方面的举措来推动城域传输网络的重构:综合业务汇聚区划分以稳定网络结构;延伸OTN/WDM覆盖,构建完整的城域光传输网;依赖于ROADM的应用实现城域网内高效传送;加速SDN开发适应重构要求,支持随选网络。

网络重构从城域网络重构开始

目前运营商城域网业务增长迅速,城域网除了需接入骨干网的业务流量还包含着大量的城域内流量,因此业务增长将远超于骨干网。此外业务颗粒变得更加丰富,城域网需与边缘客户直接连接,因此提出了更加多样化的速率需求。

“数据显示,城域IP流量预测增长率远高于骨干网。2016-2018年城域IP网承载需求中100G、10G将分别增长476%、70%,而骨干IP网总带宽(100G颗粒)预测显示,IP骨干网总带宽增长率为49%。”张成良指出,“城域网络重构是网络重构的关键”。

在张成良看来,网络重构从城域网络重构开始。“从重要性来说,城域网内业务量巨大,带宽颗粒多样化,骨干网络依赖于城域网的接入;在必要性方面,SDN/部署,网络边缘NFV化首先要在城域网内实现;就直接性而言,城域网结构的调整直接保证了DC为核心的未来网络架构的调整。”

张成良指出,城域光传送网重构的开始主要来自四大方面的驱动:DC为核心对于网络节点位置、高效低成本互联及综合承载的需求;“随选网络”需要城域传送网可以快速和灵活地提供带宽;做为运营商基础能力的超高视频传送必须解决高带宽,低时延的传送;5G高带宽、低时延的承载需求需要同固定网络部署共同考虑。

驱动1:传统的云网分离,DC为边缘的网络结构存在两个主要问题:一是计算、存储和网络彼此独立静态配置,资源无法统一按需提供;二是由于基于传统电信业务,依赖于行政区组网,DC仅为网络的边缘节点。而基于云网融合,DC为核心的网络与此不同,其业务、IT和网络均为云化实现,是基于DC集中部署来实现资源动态分配和调度的网络结构,该网络结构面向互联网业务,关注流量布局。因此,DC成为网络的核心、重中之重。张成良表示,以DC为核心后,本地多种业务的流向都将以DC为中心,由此带来的承载需求包括:DC上联流量的增加将扩大本地波分系统的覆盖范围,DC将成为本地传输网的主要节点所在地;DC之间的大带宽调度需要光层交叉带来的高灵活、低时延、低功耗特性;为了承载多种业务流向DC,对于综合承载的需求会更为迫切。

驱动2:由于政企专线客户对传输专线的高安全性、高可靠性和性能保证方面都有特殊需求,依赖于传输网的专线仍会长期存在。

随选网络可为客户提供快速开通、可定制、自动化、差异化、多层面专线及延伸业务,必会在未来受到政企客户的追捧,因此“随选网络对城域光传送网提出新需求”。张成良指出,传输专线“随选”特性的提供需依赖于基于OTN网络的SDON控制技术,以此为基础实现BoD业务;OTN网络延伸,引入接入型OTN设备构成端到端OTN网络,更利于快速开通和BoD业务的实现。政企客户业务接入接口以太化趋势明显,边缘接入设备不再拘泥于传输类设备,城域汇聚层需要具备综合接入能力的传输设备。

驱动3:4K为代表的超高清视频将成为运营商继语言、数据之后的一种基础网络能力。

张成良列举了一些4K视频的流量数据:平均每户流量:1.5M(初期)->4M(发展期) ->8M(发达期);快速加载需2~3倍码率,取2倍带宽,则每用户分配3->8->16M带宽;汇聚环需要200~300G带宽,需要OTN缓解光纤压力。而光纤直连需要2000对,OTN/WDM只需50对光纤,节省98%。由于“家庭网和接入网是时延瓶颈,而城域网除了光纤距离,设备时延主要来自拥塞导致的ms级缓存时延,需要减少IP网内跳数”,张成良指出,“为了适应4K视频的城域IP网络典型结构,运营商必须简化网络层次。”

驱动4:未来5G时代,基站部署方面会出现超密组网、城区广覆盖的趋势,同时核心网方面移动计算边缘化,无线处理功能下移也将成为必须。这就需要对固网和移动网进行统一规划部署,充分考虑未来5G小/微基站部署与FTTx部署的协同,实现资源共用,提高网络使用效率。

城域光传输网需要重建其完整性

据张成良介绍,中国电信在城域/本地传输网络结构中WDM/OTN网络实现本地网市区波分覆盖率在24%;本地网市县波分覆盖率在92%;近两年县乡波分发展快速,南方本地网县乡波分覆盖率已达68%,北方县乡波分覆盖率在22%。

目前中国电信已建设的SDH网络基本为端到端网络,覆盖范围广,但近年停止新建和限制扩容后,核心和汇聚层网络出现严重的资源紧张问题,甚至无资源可用(接入段的资源还是比较充足的);但是WDM/OTN网络覆盖范围还有限,主要是在距离较长和光纤短缺的市县及部分县乡,除部分大型城市,更多城市的城区内仅在非常少的核心节点建设了WDM/OTN设备;接入段的MSTP/SDH/MSAP网络与较高层次的OTN网络之间出现了断裂(特别是市区),WDM/OTN网络下沉不够,SDH网络资源基本耗尽。

“城域光传输网络的完整性正在被破坏”,张成良指出,要想形成稳定的、完整的综合高效承载城域光网络,运营商必须在四方面发力:一是划分综合业务汇聚区,稳定城域光网络结构,基本固定机房位置和光缆方向,需考虑对IDC、大带宽政企(ISP的IDC/CDN) 所在节点的统一规划建设;二是WDM/OTN网络延伸,分阶段将OTN/WDM传输网络覆盖到综合业务汇聚区的中心点,形成完整的城域光网络,实现多种业务的综合统一承载;三是引入ROADM,提高城域光传送网的承载效率。四是与骨干网配合形成端到端的SDN控制层。

在综合业务汇聚区划分稳定网络结构方面,中国电信的基本原则是综合业务汇聚区的划分需综合考虑有线宽带、无线基站、政企客户等多种业务的综合接入、汇聚,建设能够满足多业务统一承载的中继传输网络。在覆盖范围方面,综合业务接入区面积不宜设置太小。根据测算:大中型城市内的金融、行政等高度集中的功能区、高密度住宅区等密集城区3平方公里左右;商户聚居区、普通商业区、普通住宅区、写字楼区及其他一般城区为4平方公里;郊区、县城和发达乡镇等区域5及以上平方公里 ;普通乡镇农村原则上不严格按综合业务汇聚区标准来划分。

在延伸OTN/WDM覆盖,构建完整的城域光传输网方面,中国电信要求OTN/WDM网络的覆盖需保证接入段网络与核心网络的连接, 接入OTN、接入MSTP均可接入OTN/WDM网络,构成完整的传输网络;OTN设备增加分组功能,可按需求提供以太网业务和TDM业务;接入IP RAN也可作为接入手段与OTN/WDM提供端到端业务承载。张成良强调,“开发并在网络中引入与客户设备直接连接的接入型OTN设备更利于基于SDN实现端到端控制,避免专业协同可能造成的开通速度下降、客户随选能力受限等问题。”

在城域网内引入ROADM的应用方面,张成良指出了ROADM应用的优势包括:加快波长业务提供,快速响应需求,尽可能减少人工干预;采用光层调度避免光电转换造成的时延增大问题;基于网管的波道路由和性能监测管理有利于线路的维护管理;基于网管的波道路由调整,为维护部门提供了应对频繁光缆割接和中断故障的有效手段;为波长业务提供成本适中的生存性机制。ROADM的应用可实现DC间互联、大带宽专线提供以及应对超高视频承载的带宽和时延需求。“核心节点调度量大,灵活性要求高,需配置方向无关的ROADM。汇聚层节点的ROADM维度要求较低,采用2/4维即可,汇聚层节点下联环网方向继续采用固定OADM,以降低维度需求。”

在加速SDN开发适应重构要求,支持随选网络方面,张成良指出城域IP网和城域传送网应统一引入SDN控制器和协同编排器,实现跨厂商、跨专业的统一调度,提供带宽调整和虚拟组网业务能力,解决客户随选,及DC间互联的灵活、快速配置问题。

最后,张成良再次强调,城域光传送网重构过程中的重要举措是:稳定网络结构,划分综合业务汇聚区,确定综合业务汇聚区中心节点;建设完整网络,OTN网络覆盖到综合业务汇聚区,根据需要采用接入型OTN设备延伸到客户侧;发挥高效优势,城域核心和大汇聚节点引入ROADM ,获得低成本、低功耗、低时延特性;加速SDN开发做好跨域/跨专业协同和能力开放,实现业务创新。


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