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中國(guó)電(diàn)信张成良：网络重构下的城域光传送网
发布时间2024-04-09 18:27
分(fēn)类：
作者： 高娟
来源： C114中國(guó)通信网
工信部科(kē)技委常務(wù)副主任、中國(guó)電(diàn)信科(kē)技委主任韦乐平曾表示，现有(yǒu)网络面临着诸多(duō)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年中國(guó)電(diàn)信提出了转型3.0战略，发布了《CTNet 2025网络重构白皮书》。中國(guó)電(diàn)信北京研究院副院長(cháng)张成良认為(wèi)，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，目前中國(guó)電(diàn)信已经通过四方面的举措来推动城域传输网络的重构：综合业務(wù)汇聚區(qū)划分(fēn)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(yòng)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(shāng)城域网业務(wù)增長(cháng)迅速，城域网除了需接入骨干网的业務(wù)流量还包含着大量的城域内流量，因此业務(wù)增長(cháng)将遠(yuǎn)超于骨干网。此外业務(wù)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(duō)样化的速率需求。
“数据显示，城域IP流量预测增長(cháng)率遠(yuǎn)高于骨干网。2016-2018年城域IP网承载需求中100G、10G将分(fēn)别增長(cháng)476%、70%，而骨干IP网总带宽（100G颗粒）预测显示，IP骨干网总带宽增長(cháng)率為(wèi)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，城域网内业務(wù)量巨大，带宽颗粒多(duō)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為(wèi)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為(wèi)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(kě)以快速和灵活地提供带宽；做為(wèi)运营商(shāng)基础能(néng)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(fēn)离，DC為(wèi)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；二是由于基于传统電(diàn)信业務(wù)，依赖于行政區(qū)组网，DC仅為(wèi)网络的边缘节点。而基于云网融合，DC為(wèi)核心的网络与此不同，其业務(wù)、IT和网络均為(wèi)云化实现，是基于DC集中部署来实现资源动态分(fēn)配和调度的网络结构，该网络结构面向互联网业務(wù)，关注流量布局。因此，DC成為(wèi)网络的核心、重中之重。张成良表示，以DC為(wèi)核心后，本地多(duō)种业務(wù)的流向都将以DC為(wèi)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(fēn)系统的覆盖范围，DC将成為(wèi)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；為(wèi)了承载多(duō)种业務(wù)流向DC，对于综合承载的需求会更為(wèi)迫切。
驱动2：由于政企专線(xiàn)客户对传输专線(xiàn)的高安全性、高可(kě)靠性和性能(néng)保证方面都有(yǒu)特殊需求，依赖于传输网的专線(xiàn)仍会長(cháng)期存在。
随选网络可(kě)為(wèi)客户提供快速开通、可(kě)定制、自动化、差异化、多(duō)层面专線(xiàn)及延伸业務(wù)，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(xīn)需求”。张成良指出，传输专線(xiàn)“随选”特性的提供需依赖于基于OTN网络的SDON控制技术，以此為(wèi)基础实现BoD业務(wù)；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业務(wù)的实现。政企客户业務(wù)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(néng)力的传输设备。
驱动3：4K為(wèi)代表的超高清视频将成為(wèi)运营商(shāng)继语言、数据之后的一种基础网络能(néng)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(yòng)户分(fēn)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，“為(wèi)了适应4K视频的城域IP网络典型结构，运营商(shāng)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、城區(qū)广覆盖的趋势，同时核心网方面移动计算边缘化，无線(xiàn)处理(lǐ)功能(néng)下移也将成為(wèi)必须。这就需要对固网和移动网进行统一规划部署，充分(fēn)考虑未来5G小(xiǎo)/微基站部署与FTTx部署的协同，实现资源共用(yòng)，提高网络使用(yòng)效率。
城域光传输网需要重建其完整性
据张成良介绍，中國(guó)電(diàn)信在城域/本地传输网络结构中WDM/OTN网络实现本地网市區(qū)波分(fēn)覆盖率在24%；本地网市县波分(fēn)覆盖率在92%；近两年县乡波分(fēn)发展快速，南方本地网县乡波分(fēn)覆盖率已达68%，北方县乡波分(fēn)覆盖率在22%。
目前中國(guó)電(diàn)信已建设的SDH网络基本為(wèi)端到端网络，覆盖范围广，但近年停止新(xīn)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(kě)用(yòng)（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(yǒu)限，主要是在距离较長(cháng)和光纤短缺的市县及部分(fēn)县乡，除部分(fēn)大型城市，更多(duō)城市的城區(qū)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（特别是市區(qū)），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(shāng)必须在四方面发力：一是划分(fēn)综合业務(wù)汇聚區(qū)，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(fēn)阶段将OTN/WDM传输网络覆盖到综合业務(wù)汇聚區(qū)的中心点，形成完整的城域光网络，实现多(duō)种业務(wù)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。
在综合业務(wù)汇聚區(qū)划分(fēn)稳定网络结构方面，中國(guó)電(diàn)信的基本原则是综合业務(wù)汇聚區(qū)的划分(fēn)需综合考虑有(yǒu)線(xiàn)宽带、无線(xiàn)基站、政企客户等多(duō)种业務(wù)的综合接入、汇聚，建设能(néng)够满足多(duō)业務(wù)统一承载的中继传输网络。在覆盖范围方面，综合业務(wù)接入區(qū)面积不宜设置太小(xiǎo)。根据测算：大中型城市内的金融、行政等高度集中的功能(néng)區(qū)、高密度住宅區(qū)等密集城區(qū)3平方公里左右；商(shāng)户聚居區(qū)、普通商(shāng)业區(qū)、普通住宅區(qū)、写字楼區(qū)及其他(tā)一般城區(qū)為(wèi)4平方公里；郊區(qū)、县城和发达乡镇等區(qū)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務(wù)汇聚區(qū)标准来划分(fēn)。
在延伸OTN/WDM覆盖，构建完整的城域光传输网方面，中國(guó)電(diàn)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(kě)接入OTN/WDM网络，构成完整的传输网络；OTN设备增加分(fēn)组功能(néng)，可(kě)按需求提供以太网业務(wù)和TDM业務(wù)；接入IP RAN也可(kě)作為(wèi)接入手段与OTN/WDM提供端到端业務(wù)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(kě)能(néng)造成的开通速度下降、客户随选能(néng)力受限等问题。”
在城域网内引入ROADM的应用(yòng)方面，张成良指出了ROADM应用(yòng)的优势包括：加快波長(cháng)业務(wù)提供，快速响应需求，尽可(kě)能(néng)减少人工干预；采用(yòng)光层调度避免光電(diàn)转换造成的时延增大问题；基于网管的波道路由和性能(néng)监测管理(lǐ)有(yǒu)利于線(xiàn)路的维护管理(lǐ)；基于网管的波道路由调整，為(wèi)维护部门提供了应对频繁光缆割接和中断故障的有(yǒu)效手段；為(wèi)波長(cháng)业務(wù)提供成本适中的生存性机制。ROADM的应用(yòng)可(kě)实现DC间互联、大带宽专線(xiàn)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(yòng)2/4维即可(kě)，汇聚层节点下联环网方向继续采用(yòng)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(shāng)、跨专业的统一调度，提供带宽调整和虚拟组网业務(wù)能(néng)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(fēn)综合业務(wù)汇聚區(qū)，确定综合业務(wù)汇聚區(qū)中心节点；建设完整网络，OTN网络覆盖到综合业務(wù)汇聚區(qū)，根据需要采用(yòng)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(néng)力开放，实现业務(wù)创新(xīn)。
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