中興通訊：構建覆蓋5G全生命周期的承載網

  隨著5G牌照的發(fā)放，中國正式進入5G商用元年，5G承載網也進入全面商用階段。面向5G的承載網相對于傳統(tǒng)承載網，無論帶寬、時延等基本性能，還是轉發(fā)面、控制面和管理面的總體架構，都發(fā)生了一系列的重大變化。如何構建一張覆蓋5G全生命周期的承載網，是整個行業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)。

  5G承載技術方案分析

  5G對于承載網絡的要求不僅在于提供超大的帶寬，還需要具備支持海量連接、針對不同業(yè)務提供差異化保障以及端到端網絡切片能力。如何滿足5G承載的基本需求，接下來將結合市場、技術發(fā)展趨勢，就部分焦點問題展開分析。

  大帶寬

  5G無線基站采用Massive MIMO、CoMP和高階調制等技術極大提升頻譜利用效率，同時通過引入新的空口頻譜來增加頻譜帶寬，對比4G時代單基站帶寬提升數十倍。5G承載網核心及匯聚層用100GE和200GE建網是共識，待技術成熟再擴容到400GE，對現網影響也小，總體方案性價比高。目前焦點主要集中在接入環(huán)的光模塊。

  針對25GE和50GE光模塊，我們對產業(yè)鏈成熟度做了深入分析(見圖1)。光模塊的可獲得性不存在問題，國產化率也在90%以上。因此模塊的選擇主要取決于建網方案和成本。綜合5G接入帶寬的剛性需求，建議如下：C-RAN接入采用50GE/100GE，D-RAN采用25GE/10GE;25GE模塊目前成本已經較低，而50GE模塊成本相對較高，建議待50GE/10GE成本比降至4左右時，進行全網大規(guī)模部署。

  海量連接

  5G南北向和東西向連接數量相對4G時代將增加10倍以上，且以應用驅動的連接為主，具備高度動態(tài)特性。因此，承載網需要引入可編程的網絡開放能力，通過SR(Segment Routing)實現轉發(fā)和控制的分離，實現IGP區(qū)域內full-mesh的全連接，引入SDN實現網絡連接的可管可控，支持跨域和跨廠家海量網絡連接的快速按需建立，滿足5G行業(yè)應用的豐富互聯需求。

  目前基于IPv6的Segment Routing(SRv6)是業(yè)內討論的一個熱點，是SR兩種基本方案之一;另一種是基于MPLS的Segment Routing(SR-MPLS)。從行業(yè)發(fā)展來看，目前SR-MPLS商用領先。比較而言，在轉發(fā)面，SR-MPLS沒有特殊的ASIC要求，僅需要特定的SR-MPLS的控制平面軟件(軟件升級);而SRv6采用的SRH是一個新的IPv6報頭，對ASIC提出了特殊的要求。因此，采用SR-MPLS的成本相對較低。SRv6優(yōu)點是運營商可以使用更簡單的IPv6結構，提供與MPLS堆棧相同的應用和服務。鑒于MPLS對于運營商來說已是成熟的技術，而且基于IGP的SR-MPLS對MPLS進行了進一步的簡化，SR-MPLS近期看還是主流選擇。考慮到運營商網絡的重大變化都將是一個相對緩慢的過程，SRv6會在標準和硬件芯片都成熟后逐步被大家接受并部署。

  業(yè)務差異化

  5G的三種業(yè)務應用場景在業(yè)務SLA要求上存在巨大的差異，承載網的業(yè)務QoS模型必須實現從傳統(tǒng)的“盡力而為”向帶寬保證和時延保證轉型，以滿足垂直行業(yè)的需求。目前業(yè)界的解決辦法主要有兩種，一種是引入以太網信道化技術提供TDM-Like的超低時延、超低抖動管道，另一種采用TSN(Time Sensitive Network)技術。相對而言以太網信道化技術比較成熟，已在5G承載網應用。在運營商組織的5G承載實驗室測試中，中興通訊5G承載單點轉發(fā)時延低至0.5μs，實測指標優(yōu)異，可為5G時代的低時延需求提供保障。

  網絡切片

  5G網絡支持豐富多樣的業(yè)務，各種業(yè)務需要通過隔離避免相互影響，保證網絡的安全性和健壯性。其需求包括軟隔離和硬隔離，軟隔離主要采用SR隧道，硬隔離包括FlexE子接口隔離、以太網切片信道，形成VNet虛擬網絡。5G切片服務是端到端的業(yè)務鏈，需要承載網根據業(yè)務鏈和管道隔離的要求，匹配對應的VNet拓撲，在VNet拓撲上建立針對垂直行業(yè)業(yè)務的管道連接，實現一網多用并打造高安全性的網絡。

  只有具備如上能力的5G承載網才能真正助力5G時代的萬物互連，服務千行百業(yè)。

  新一代承載設備特性分析

  5G承載網設備的關鍵要素包括容量、功耗、安全性能等指標。中興通訊基于行業(yè)發(fā)展特性，致力于打造能夠覆蓋5G全生命周期的可持續(xù)演進的5G承載設備。

  中興通訊5G設備基于雙T平臺，核心匯聚設備要求單線卡具備T比特演進能力;接入設備整機容量達T比特，同時單線卡支持400G演進能力。

  中興通訊全系列5G承載自研芯片，包括核心設備的T級別網絡處理及交換芯片和接入設備的定制化ASIC芯片，性能領先，供應鏈安全。根據承載設備整體功耗分析，主要業(yè)務芯片功耗占比達到64%，因此降低芯片功耗對節(jié)能降耗至關重要。中興通訊核心設備自研芯片方案相比外購芯片方案，線卡吉比特功耗降低48%。

  為了支撐多元化業(yè)務的承載，5G大量使用了SDN/NFV、網絡切片、MEC等新技術，以提供更加豐富與靈活的網絡能力，這些都對5G網絡以及5G網絡所連接的基礎設施等重要資產帶來新的安全威脅與挑戰(zhàn)。因此安全是構建覆蓋5G全生命周期的承載網非常重要的一環(huán)。中興通訊是業(yè)界少數全面構建安全體系架構的廠家之一。全面通過ISO信息安全和供應鏈安全認證，為產品的全生命周期提供安全的流程保障;自研的CGEL操作系統(tǒng)和ROSNG協議棧平臺以及自研轉發(fā)芯片為產品安全打下堅實的基石;每年投入超過1000萬美元的安全工具投入，包括白盒工具、黑匣子工具、滲透測試等為產品安全護航;具有業(yè)界領先的安全實驗室，通過這個開放、合作的載體，為產品安全保駕護航。

  打造運維極簡的5G智能化承載網

  網絡智能化的發(fā)展大致可以分為四個階段：傳統(tǒng)網絡、可編程網絡、智能網絡及自治網絡。隨著SDN、大數據和AI的發(fā)展和應用，目前承載網絡普遍進入可編程網絡階段，部分領域已經邁向智能網絡階段。

  5G承載網必須具備邁入智能網絡階段的能力。這個能力需要從轉發(fā)層、控制管理層和運營層這三個層次分別進行構建。如果將網絡比喻成一輛車，那么轉發(fā)層就是這輛車的車輪，管控層則是行車電腦，運營層是發(fā)動機。

  在轉發(fā)層，將簡化的協議、網絡切片和Telemetry相結合，為網絡轉發(fā)層提供支撐;在管控層，通過網絡仿真、流量預測等手段，變被動為主控，從而實現網絡的自調整、自優(yōu)化和網絡自愈，有效提升網絡的控制能力，簡化運維難度;在運營層，則需要開放才能充分發(fā)揮發(fā)動機的驅動作用。

  中興通訊提出Athena承載網智慧解決方案。方案由自動化控制、意圖驅動和網絡感知三大引擎組成，與轉發(fā)面設備一同實現持續(xù)集成、持續(xù)交付和持續(xù)開放，使業(yè)務發(fā)放周期更短，上市時間更快，大幅提升網絡運維的智能化程度和效率。

  極簡智能運維的最終目標是自治網絡，需要行業(yè)共同推進網絡感知，完善網絡決策策略，進而逐步實現網絡的無人自治。

  構建可經營的5G承載網

  回顧4G時期，云的發(fā)展有目共睹，其商業(yè)模式成熟，是盈利的穩(wěn)定增長點。5G時期的云將發(fā)生巨大的變化，云服務的對象從個人和企業(yè)，轉向垂直行業(yè)應用。MEC作為輕量化的云節(jié)點無處不在，極大擴展云的覆蓋范圍和深度。多級云的互聯、靈活的業(yè)務調度和管理，使得5G時代下支撐云連接的網絡變得比4G時代更為復雜。因此，實現云網融合、網隨云動，才能發(fā)揮出最佳效果。為此，中興通訊提出構建可經營的5G承載網理念，以切片為紐帶，把云和網融合起來，共同提供區(qū)分服務，把網絡資源開放出去，使其成為運營商的優(yōu)勢和機遇。切片顯然是幫助運營商增值的重要工具，5G時代下切片方案需要具備哪些能力呢?

  - 部署快：切片的發(fā)放和回收達到分鐘級，依賴智能化的管控平臺，對用戶需求做到實時響應。

  - 體驗好：除了保證帶寬，還要保證低延時和抖動，基于Slicing Channel技術，實現高質量的確定性網絡，滿足嚴苛的云游戲、智能制造等新型業(yè)務需求。

  - 檢測準：通過InBand OAM和Telemetry等新技術的引入，為客戶提供實時感知切片質量的手段，保證用戶體驗。

  - 可視化：在客戶定制服務時，客戶通過編排器可直觀地看到不同切片的服務質量，自主選擇所需服務。這與日常生活中的導航軟件規(guī)劃出不同線路供選擇是類似的體驗。通過分鐘級按需部署、低時延、高可靠性以及可視化的承載切片方案，更好地實現云網融合;通過將一個網絡虛擬成N個網絡，應對不同細分場景，實現“一網百業(yè)”，幫助運營商實現增值。

  構建覆蓋5G全生命周期的承載網是一個系統(tǒng)工程，需要結合端到端的5G網絡特性來綜合設計5G承載技術方案和新一代5G承載設備;同時要以打造運維極簡的智能化網絡和可經營的網絡為目標，確保網絡的先進性和可持續(xù)演進。相信不久的將來，5G承載網將賦能萬物互聯，結合切片經營和高度智能化的運維系統(tǒng)，為5G新業(yè)務提供差異化服務，實現網絡增值，助力運營商實現商業(yè)成功。

       作者：中興通訊BN產品團隊副部長 王強