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新业务驱动IPRAN网络升级演进的思考

时间:2020-06-21 03:39

随着业务发展,5G、互联网(云)专线、政企大颗粒业务衍生出对于网络多方面的诉求,对IPRAN网络带来新的挑战。中国电信廊坊分公司于2013年开始IPRAN网络建设,从最初只承载3G/4G基站的接入,到现在综合承载移动网、政企业务,目前已建设成为架构清晰、覆盖范围广、安全性高的综合承载网络。

IPRAN网络由核心层、汇聚层、接入层三层网络架构组成。核心层RANER部署在枢纽楼核心机房,以N×10GE链路口字型上联至CN2网;汇聚层B设备主要部署在县城及市区汇聚机房,通过10GE口字型上联RANER设备;接入层A设备以环形组网为主,如图1所示。

需求展望随着业务发展,新型综合承载对于IPRAN网络提出了更多要求,比如5G对承载网络的需求、互联网专线、云专线对网络的需求、大颗粒带宽型业务对网络的需求等。针对这些业务需求及应用场景,衍生出对于网络多方面的诉求:带宽方面,带宽需求正以10~100倍速度增长;连接数方面,用户连接数呈几何级数增长;体验方面,4K/8K/VR以及未来物联网对时延要求越来越高,需要实现CO机房云化,提升用户体验。

例如5G对承载网需求,根据ITU-R发布的M.2083中明确的5G eMBB、uRLLC、mMTC三大业务场景,未来业务的主要特点是大带宽、低时延、高可靠及海量连接。因此5G对承载网的主要需求包括超高带宽、更低时延、网络切片及智能控制与协同等,根据《IMT-2020 5G承载需求白皮书》,在3.5 GHz频段,按照带宽100 MHz计算,预计单站(S111,64T64R)均值带宽为2.03 Gbit/s,峰值带宽为4.65 Gbit/s,由于频宽及各无线厂商设备性能等的差异,理论估算结果可能存在一定偏差。回传将采用10GE接口承载。uRLLC场景主要用于满足移动环境下车联网、自动驾驶、工业控制等业务需求。这部分业务对带宽和连接数量要求不高,但对时延和移动性要求极高,NGMN定义的端到端时延不高于1ms。

·带宽需求:业务接入端口逐步以10GE为主,现阶段接入层10G环可满足大部分场景需求,热点区域需按需部署50G/100G环网,且带宽容量支持可持续扩展及平滑升级。

·低时延需求:部分2B行业应用,需要端到端低时延能力保证;uRLLC场景下业务时延需低至1ms之内,超低时延的标准要求核心网下沉到本地网层级甚至边缘DC层级。利用边缘计算部署的下沉核心网技术,可以尽可能缩短由长光缆距离造成的时延。

未来IPRAN网络继续以业务为中心,沿用现有核心、汇聚、接入三层组成的网络架构,构建超宽、极简、智能的综合承载网,如图2所示。

为构建新型综合承载网,接入层设备目前需要支持每端口10G的平台接入能力,随着各行业应用的不断丰富、发展,未来向着50G甚至更高的接入能力演进,5G、政企业务和4G业务的承载都将长期共存于现网中,对于接入层网络建设,主要以是否为热点区域分为以下几类。

第一类是统筹考虑热点区域内业务接入需求,优先完成热点区域内环网升级,根据现有网络资源情况,采用“新建与割接替换”相结合的思路,部署50GE/100G接入能力的接入环,接入层全部采用新型A设备,且A设备原则上要与5G BBU同机房部署。同时引入切片FlexE能力,使热点区域IPRAN网络支持切片功能,以面向不同业务场景需求。

第二类是在非热点区域初期满足10G能力接入环,后期按需升级设备。对现网存在的超大接入环进行超长链优化重组,以适应未来5G及2B政企业务需求,后期按照业务发展及流量增长情况,逐步升级至50GE组环。

第三类是根据无线网规划及综合业务区建设,统筹考虑A设备布局,实现业务就近接入。

综合承载网的建设应该是一个自上而下的过程。对于较高网络层级的设备,在建设周期内应该早于底层设备进行规划,并按时间顺序逐步推进。

在5G和2B政企业务发展初期,面对下层接入环设备数量增长、接入带宽增大的整体情况,应当将核心汇聚层平台升级至400G/200G平台,以满足网络发展需要,目前廊坊已完成市区、燕郊共计8套B设备升级至200G平台,RANER预计今年上半年完成400G平台升级。

在5G和2B政企业务发展中后期,可以按需进行部署引入更大带宽的端口,对网络结构和设备能力进行进一步的优化。随着VR、AR等视频应用衍生出的网络容量持续增加,核心、汇聚层引入100GE/200GE高速端口可以更好地满足业务需求。

新型综合业务承载网对于安全性提出了更高的要求,从设备软硬件性能、组网架构两个方面需要做到如下部署。

产品分为两个层面:在网络可靠性层面,ATN系列产品支撑MPLS Tunnel保护、误码倒换、FRR快速重路由、关键部件冗余备份和GR冗余容错技术;在网络安全策略层面,ATN系列产品支持安全验证、URFP单播反向路径查找检测、MAC地址限制/删除/黑白名单过滤、本机防攻击特性、SSHv2协议和IPSec加密保护协议。

在组网架构方面,核心层同一ER设备上联链路必须选择不同物理光路路由;汇聚层B类设备成对异机房部署,上联和互联链路,通过不同物理光路路由链接;接入层面A设备采用环形接入方式,实现基站回传的双路由保护。应尽量避免链形组网,且重点基站A设备必须成环。

规划建设原则目前廊坊市IPRAN网络核心层、汇聚层将按省公司要求部署400G/200G平台,并按需引入N×10GE/50G/100G端口,满足未来业务发展。在未来1―2年内,接入层10GE组网可满足大部分的场景需求;密集城区、BBU大集中等热点区域按需部署50GE/100G环网,新增设备需具备可持续扩展能力;存量站点利旧原有设备按需升级10G环,后期可按需通过升级替换设备以升级环网。同时使网络具备FlexE切片能力,以满足不同业务场景接入。

第一,统筹考虑业务承载需求,新建接入环的能力要适度超前,至少满足3年内的流量增长需求,避免后续割接工作,增加工程复杂性;存量站点力争利旧原有设备按需扩容以升级10G环。

第二,核心、汇聚设备可适度扩容老B设备板卡;减少B设备堆叠现象,尽量提高承载效率。

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