接入網(wǎng)與OTN及BNG融合 加速網(wǎng)絡扁平化

  網(wǎng)絡演進催生接入網(wǎng)、OTN及BNG的融合

  OLT接入能力的提升為網(wǎng)絡扁平化創(chuàng)造了條件。PON網(wǎng)絡主干光纖可以傳輸20~40km距離，P2MP的光纖傳輸網(wǎng)絡架構使得PON OLT設備可支持大容量的用戶接入。中興通訊超大容量旗艦OLT產(chǎn)品TITAN單框可以接入用戶32000戶，雙框堆疊可以接入64000用戶，可替代現(xiàn)有接入機房的多臺OLT和匯聚交換機。TITAN支持內(nèi)置OTN，通過網(wǎng)絡設備的融合，可以極大節(jié)省機房面積，減少設備種類與節(jié)省功耗，降低運營商的整體建設和運維成本。TITAN的接入傳輸一體化還可以滿足5G承載及大視頻業(yè)務高帶寬、低延時的承載需求。

  軟件定義網(wǎng)絡(SDN)和網(wǎng)絡功能虛擬化(NFV)技術的出現(xiàn)給網(wǎng)絡演進注入了新元素與動力。寬帶接入服務器虛擬化(vBNG)目前比較流行的方案是控制面采用通用服務器實現(xiàn)虛擬化，轉發(fā)面則采用專用設備實現(xiàn)高性能轉發(fā)。TITAN基于高端分布式路由器平臺，完全滿足BNG轉發(fā)面能力要求，在BNG控制面云化的同時，實現(xiàn)BNG轉發(fā)面與OLT設備的融合，避免額外部署專用BNG硬件設備轉發(fā)面，實現(xiàn)網(wǎng)絡扁平化、降低網(wǎng)絡成本。OLT與BNG的融合也意味著L3功能下沉至OLT設備，也滿足了5G承載L3到邊緣的需求，并為將來CDN下沉至接入機房創(chuàng)造條件。

  多業(yè)務承載加速接入網(wǎng)與OTN融合

  隨著5G承載、大視頻、VR/AR、高速政企專線等新業(yè)務的發(fā)展，帶寬需求飛速增長，部署OTN設備并構建從接入、匯聚層到核心干線的端到端OTN網(wǎng)絡，成為光傳送網(wǎng)的必然趨勢。以此為契機，中興通訊TITAN平臺獨創(chuàng)支持內(nèi)置OTN上聯(lián)，簡化網(wǎng)絡層次，支持業(yè)務光層直達，提升網(wǎng)絡時延性能，節(jié)省網(wǎng)絡建設和維護成本。

  5G承載場景

  5G業(yè)務對網(wǎng)絡的帶寬、時延、可靠性、安全有著更高的要求，對承載網(wǎng)絡提出了巨大的挑戰(zhàn)。5G時代將以用戶體驗為中心，需要提供百兆甚至千兆的用戶體驗速率和單基站幾十G的峰值速率，超高的接入速率將引發(fā)承載網(wǎng)的帶寬需求產(chǎn)生一到兩個數(shù)量級的激增。5G涵蓋各類應用場景，每種應用對時延的要求各異，其中以uRLLC(超可靠低時延)場景下時延最為嚴格。根據(jù)NGMN建議，uRLLC場景下單向端到端時延不超過1ms，同時3GPP定義uRLLC空口時延為0.5ms，再考慮到核心網(wǎng)處理的時延，留給承載網(wǎng)的時延指標將十分苛刻，尤其對5G承載前傳、中傳提出了巨大挑戰(zhàn)。

  中興通訊TITAN光接入平臺在用戶側支持WDM-PON接入，在轉發(fā)面支持低時延轉發(fā)，網(wǎng)絡側內(nèi)置集成OTN上聯(lián)，實現(xiàn)大帶寬、低時延業(yè)務傳送，滿足5G前傳、中傳、后傳的統(tǒng)一承載，實現(xiàn)固定與移動網(wǎng)絡的融合;通過在上聯(lián)網(wǎng)絡側直接引入OTN接口接入傳輸網(wǎng)絡，實現(xiàn)用戶側接入到OTN時隙的端到端映射，簡化了業(yè)務部署和運維，實現(xiàn)了大顆粒、低延時業(yè)務的端到端部署，同時保證對業(yè)務透明(時延固定、無抖動)傳輸;通過專用硬管道來保證5G承載業(yè)務的服務質量和安全，提供低時延解決方案。

  大視頻場景

  大視頻業(yè)務的發(fā)展一方面要求高帶寬，另一方面要求網(wǎng)絡傳輸?shù)牡蛠G包率和低時延。4K電視的時延和丟包率要求不高于20ms、0.0168%，現(xiàn)網(wǎng)經(jīng)過適當優(yōu)化可以滿足要求。8K電視的時延和丟包率要求不高于16ms、0.001%，VR要求為12ms、0.001%，則需要改變現(xiàn)網(wǎng)架構和設備才能滿足。目前CDN一般采用集中部署的方式，有利于管理維護和規(guī)模利用資源。OLT通過內(nèi)置OTN上聯(lián)口直連CDN服務器，充分保障通道的帶寬與低時延，避免由普通的L2、L3轉發(fā)設備帶來的時延與丟包，可顯著提升用戶體驗，尤其是對時延敏感的快速頻道切換業(yè)務，以及對時延、丟包、帶寬都敏感的AR/VR業(yè)務。

  虛擬化及多業(yè)務承載加速接入網(wǎng)與BNG的融合

  SDN&NFV催生OLT與BNG轉發(fā)面合一

  目前，電信網(wǎng)絡的SDN&NFV化已成為趨勢和共識。建設綜合的多業(yè)務接入邊緣，實現(xiàn)多業(yè)務的融合，是未來城域網(wǎng)、接入網(wǎng)改造的重點。BNG的虛擬化(vBNG)是目前業(yè)界的熱點之一， 存在幾種不同的方案和思路，其中控制面和轉發(fā)面分離是目前x86服務器轉發(fā)性能不足條件下廣受認同的方案，即控制面采用通用服務器實現(xiàn)虛擬化，轉發(fā)面采用專用設備實現(xiàn)高性能轉發(fā)，如圖1所示?？刂泼婢褪菆D中的vBNG部分，這部分基于NFV架構實現(xiàn)虛擬化，通過業(yè)務與硬件平臺的解耦，充分享用通用平臺帶來的靈活性、便捷性，減少TCO;業(yè)務動態(tài)創(chuàng)建，能力開放，減少業(yè)務推出時間，快速響應市場要求;軟件的模塊化設計和靈活加載促進軟件系統(tǒng)靈活可變。

  轉發(fā)面則可以此為契機，實現(xiàn)OLT設備與傳統(tǒng)BNG轉發(fā)面的融合，避免額外部署專用BNG硬件設備轉發(fā)面。這種方案充分發(fā)揮TITAN設備高端分布式路由器平臺架構的能力，實現(xiàn)網(wǎng)絡扁平化、降低網(wǎng)絡改造成本。轉發(fā)面通過SDN架構集中控制，部署端到端的管控合一SDN控制器和業(yè)務編排器，實現(xiàn)網(wǎng)絡端到端的自動配置及網(wǎng)絡的智能和開放。OLT與BNG的融合也意味著L3功能下沉至OLT設備，滿足5G業(yè)務承載需求，并為將來CDN下沉至接入機房做好準備。

  L3到邊緣滿足5G承載的需求

  5G網(wǎng)絡架構將更為扁平化，一些原有及新增的功能(如移動邊緣計算等)將下移，原有典型基于南北匯聚式的流量模式將發(fā)生明顯變化，基于不同5G網(wǎng)元之間的東西向流量交互將顯著增加，譬如gNB和gNB、CU和CU等，東西向流量的時延要求較高，應盡可能靠接入層轉發(fā)。這對于回傳網(wǎng)絡甚至前傳、中傳網(wǎng)絡的東西向協(xié)同流量調度提出了新的需求，需要OLT設備提供靈活的L3連接，通過基于SDN集中管控的L3能力，一方面實現(xiàn)基站協(xié)同流量的就近轉發(fā)，最大化協(xié)同增益，另一方面可以為無線與核心網(wǎng)建立按需實時的連接;通過承載協(xié)議的創(chuàng)新，如引入Segment Routing/EVPN/VxLAN等新技術，簡化網(wǎng)絡協(xié)議、運維管理，更好地應對未來以DC為中心的網(wǎng)絡架構演進。

  L3到邊緣為CDN下沉至接入機房創(chuàng)造條件

  CDN集中部署有利于管理維護和規(guī)模共享利用。但CDN高置的弊端也有很多，不可避免帶來匯聚網(wǎng)絡和城域網(wǎng)絡的流量壓力，會增大延時，如果網(wǎng)絡擁塞，還會增大丟包率。這些都不利于大視頻業(yè)務的高質量傳輸，尤其是對延時敏感的快速頻道切換業(yè)務，對延時、丟包、帶寬都敏感的AR/VR業(yè)務。通過把CDN下沉到接入機房，就近提供IPTV和OTT視頻業(yè)務，可顯著提升業(yè)務質量。

  中興通訊全新的TITAN光接入平臺基于高端分布式路由器架構，支持大容量用戶接入，支持匯聚交換機功能，支持內(nèi)置OTN，支持BNG轉發(fā)面，可實現(xiàn)網(wǎng)絡設備的融合與網(wǎng)絡的扁平化;支持內(nèi)置OTN，可滿足5G及大視頻業(yè)務對大帶寬、低延時的承載要求;支持BNG轉發(fā)面融合至OLT，可滿足5G及大視頻業(yè)務對L3下沉至OLT邊緣的需求。

  作者: 江曉林 (中興通訊)