固网F5G接入网架构研究.pdf

第 期(总第 期)年 月山西电子技术研究与探讨收稿日期:作者简介:张叶卓()男河北人工程师学士主要从事宽带政企业务咨询设计及数字化运营支撑工作文章编号:()固网 接入网架构研究张叶卓 李家京 张 岳 罗远源(北京电信规划设计院有限公司北京)摘 要:明确了 在千兆光网建设中的重要性阐述了固定网络的演进历程分析了 在千兆网络时代的典型商业应用场景和现有网络架构的不足重点对 关键技术进行了探讨对网络切片、流量映射等技术能力进行了介绍关键词:千兆宽带接入网络数字化转型中图分类号:文献标识码:(.):.:引言当前随着新一轮技术变革和行业转型的深入推动中国信息与通讯技术正处于全面革新、深入整合和智能引领发展的重要时期 是固定通信系统的新发展方式与 技术相辅相成互促将成为中国新型基础设施的主要构成与支撑底座是建设制造强国和网络强国不可缺少的关键支撑 年政府工作报告中提出“加大千兆宽带光纤网络和 网络建设力度不断丰富网络应用场景”千兆宽带网络的建设必须满足超大带宽和确定性的业务体验才能实现在任何时间、任何地点、任何业务的千兆接入在这一需求的前提下 作为固定网络通信技术被提出来 中国信通院、中国联通、中国电信、华为等单位在 年联合提出面向数字化、智能化时代的下一代固定网络技术由欧洲电信标准化协会()正式发布第五代固定通信网络()即 图 固定网络发展的 个阶段 年第 期张叶卓等:固网 接入网架构研究 相比于上一代的固定网络 在带宽、联接数、时延和安全性上都有很大的提升 网络作为新型基础设施的重要组成部分给行业数字化转型、城市智能化升级带来了前所未有的机遇和前景 年中国联通携手 多家国内外运营商和行业伙伴共同发布了 产业白皮书 提出了第五代固定网络从整体网络架构、组网方案、设备类型以及业务支撑能力等方面的演进需求以便更好地服务经济和社会的数字化转型 典型应用场景分析 具备全光联接()、增强型固定宽带()、极致体验()三个关键特征面向固定接入场景稳定可靠被广泛应用于家庭、企业、工厂、医院等固定性、大带宽、低时延和高安全的场景将提供更多新型的、增强型的用户服务提供扩展性的光纤基础设施和服务实现更加智能和快捷的管理维护和优化 下面介绍 个典型应用场景)基于家庭场景的宽带目前智慧家庭和智慧社区业务呈现多元化、服务对象要求精准化、终端更加多样化、管理实现智能化等特征随着千兆网络时代的到来传统的家庭和社区的生活模式及观念正在加速转变用户的业务及应用日趋丰富 后疫情时代下家庭成员同时通过网络居家学习、居家办公、居家直播、在线会议同时高清电视业务、移动视频业务、家庭监控、家庭物联网业务、远程医疗等超高清应用对于宽带网络的需求日益增加大带宽、低时延、低抖动、宽窄带信号无缝覆盖等对家庭和社区的网络质量也提出了更高的要求需要升级到以 和 技术为基础的千兆网络来支撑来提供更好的宽带网络能力和服务质量运营商通过使用宽带网络相关组件及嵌入式人工智能等功能对宽带应用程序进行识别以提供低时延、大带宽和高稳定性的网络保障提升用户体验所有的网络资源均由端到端的控制分析平面进行统一管理逐步从过去的“宽带经营”向“体验经营”转型)高质量专线场景高质量的专线网络具备高安全性和可靠性提供端到端的用户体验保障 在智慧政务中利用 全光网的超大带宽实现政府各个部门之间数据打通、业务统一承载利用网络的物理隔离特性保障业务数据的绝对安全为百姓提供便捷的办事体验在医疗场景中 年的新型冠状病毒肺炎疫情让每个人认识到了远程医疗的重要性基于 全光网的实时化高清图像、视频交流、远程问诊、医疗影像异地同步、远程医疗教学等新型医疗服务方式将成为常态在金融服务机构场景中为确保交易时间内工作不间断分支机构与总部之间需要具备冗余线路连接在 支持下金融服务安全级别、大带宽、低时延得到极大支持随着企业数字化转型为了减轻本地重资产配置压力将生产服务部署到云上基于 的高质量专线网络适合为政府机构、金融企业、医疗和大型企业提供高安全性和可靠性的端到端用户体验)光纤到房间 的简称是千兆时代下家庭以及 办公网络的新型覆盖模式在 的基础上将光纤部署到每一个房间或者办公室让每个房间都可以满足千兆的高品质网络实现真正的全屋 的千兆无盲区覆盖的新型组网方案确保每个地点都能享受到千兆光带带来的最佳的上网体验 自 年 发布 标准后 全光家庭产业发展进入了快车道 随着 超高清视频、全屋智能和在线教育等应用蓬勃发展家宽正在向更高带宽、更多联接和更低时延的体验演进 全光家庭组网方案网速快、全屋覆盖无死角的优势能有效保证家庭或办公场景电脑、电视、手机、平板、等多种全屋智能终端联网使用解决传统组网“速率低、覆盖差”等问题为高品质家宽业务提供高速、稳定的网络保障)云 技术是通过计算机生成的模拟环境实现一个或多个观看者与虚拟对象和虚拟世界的交互云 通过将 服务中的大量逻辑计算和图像渲染算力搬到云端来实现在线用户交互式虚拟现实体验 现阶段影响云虚拟现实服务体验的主要因素还是带宽、网络延迟和丢包等等 随着千兆光纤网络的高速发展可为云 业务提供可靠的网络保障及交互体验 接入网网络架构随着固定网络的发展未来的网络一定是支持增强超宽带()、全光联接()和极致体验()为了实现灵活且经济高效的服务部署保障用户的极致体验提出 网络架构基于 和 原则将业务平面和底层平面解耦划分为底层平面、业务平面和管理控制分析平面的三层架构图 网络架构 底层平面由物理网络节点组成包括客户驻地网()、接入网()、汇聚网和核心网四个网段依托 平面控制引擎提供满足用户需求的高带宽网络连接和动态可编程路径选择业务平面为客户提供宽带服务连接客户通过接入网服务接入点()接入宽带服务业务处理点()进行业务识别、添加或移除数据封装等操作服务映射点()完成流量映射到特定的底层交换通道 通过接入网服务接入点()与汇聚网络边缘服务处理点()建立服务连接完成特定服务处理并且把出/入流量映射到适当的底层隧道管理、控制和分析()平面作为网络的智能核心依托网络数字孪生技术、分析引擎实现 网络的自动化管理和控制 关键技术.网络切片随着宽带光纤网络的规模应用以及网络技术的不断完善宽带接入网渐渐发展成为承载家庭网络、政企专线、基站回传等多业务的综合承载网为了避免多业务的竞争和资源抢占进一步提升用户体验感知在面对不同用户、不同业务时需要为用户提供差异化的、服务可保证的网络能力来满足用户在不同业务场景下的网络需求 网络切片作为 固定网络的关键技术之一在同样的网络基础设施下将物理网络切割成多个端到端的虚拟网络为不同的业务、不同的需求场景提供独立的网络通道当前运营商的宽带切片网络主要根据 端客户(政企单位)要求的应用需求确定切片中资源的分配 然而在切片的实际试验运营中运营商仍以手动设置的模式切片的划分以整个网络的资源发放给 端客户(政企单位)端客户(政企单位)不能灵活自定义在 端客户(个人或物联网终端)加入切片网络时也是需要手动加入配置实现缺乏灵活性和智能化手段为了更好地提供定制化、差异化的切片服务实现切片资源动态划分本文提出一种宽带网络切片开放的方法及系统基于位置的信息化服务与运营山 西 电 子 技 术 年第 期 年第 期张叶卓等:固网 接入网架构研究商的光纤宽带位置信息匹配向 端客户(政企单位)开放基于可视化 的需求自定义系统并将 端客户(政企单位)自定义的需求映射到网络 层面经网络赋能后形成 端客户(政企单位)特定的网络切片实例并将其映射为二维码等虚拟网络身份标识 端客户(个人或物联网终端)可通过扫码等快捷的方式获得切片网络服务实现 端客户快捷定义自有网络 端用户抬手扫码即时进入专有网络服务等功能同时保障各用户的隐私和安全助力运营商构建 的商业模式服务.流量映射在 体系结构中流量映射由管理、控制和分析()平面和接入汇聚网元两部分组成 通过对流量进行标识和身份验证将具有给定标签的业务映射到与服务需求匹配的底层隧道 平面对切片实例的访问进行身份验证和授权并将流量映射功能配置为相应的网络切片实例 接入网元的流量映射实现用户流量识别、用户访问控制、流量标记、流量引导、流量调度等功能汇聚网元的流量映射实现流量引导功能、切片带宽管理、切片流量调度等功能.业务和底层平面解耦在 体系结构中数据平面由业务平面和底层平面组成其中服务标识和处理与网络流量转发和路由分离 底层平面主要是一个物理网络平面由物理网络节点组成通过分组交换和 交换技术实现 网络、接入网络、汇聚网络、核心网络互联互通并在 平面中 控制器的控制下实现路径动态配置 业务平面为用户的网络服务提供连接 通过特定的节点处理和转发来识别应用程序流量通过/以太网或底层平面中的 网络进行传输来为用户提供网络服务.结构简化的聚合网络/以太网结构提供了简化的聚合网络体系结构基于底层平面与业务平面解耦的原理使用简化的协议栈来简化网络层并引入 技术以实现全网互联多路径冗余保护集中管理和控制等确保所有节点都可以相互连接实现直连支持高优先级服务高可靠性带宽利用率高简化的网络 结束语随着万物互联时代的来临各行各业数字化场景应用对网络连接提出了更高的要求未来的网络体系架构必然是向大规模、更细粒度、智能管控的方向演进 本文总结了 千兆网络时代的典型商业应用场景分析了当前部署的宽带网络体系架构存在的不足提出一种更加灵活且经济高效的服务部署方式 为保障用户的极致体验针对不同层次的技术需求深入分析了 需具备的关键技术通过对这些关键技术和相应标准的协同攻关来满足 在未来业务中的应用需求参考文献 李鑫赵永利李卓桐等.第五代固定通信网 发展展望.通信世界():.刘杰.全光智慧城市关键技术探讨.广东通信技术():.彭齐琼.固网 的趋势及应用场景分析.电信技术():.李家京郭丙峰杨彪.的接入网技术及应用场景探析.邮电设计技术():.(上接第 页)领域深度应用智能算法使用大数据分析技术不断优化检测模型能够减少设备的编程步骤与参数调整降低工艺操作人员的使用门槛降低二次复判人力直接降低产品的生产成本 该技术应用覆盖广且使用场景多能够极大提升生产现场的检测效率优化生产制造成本缓解人工依赖 在减少检验、复判人工成本的同时极大提升判别速度编程效率整体提升 判别速度较人工提升 倍 实现提质、降本、增效的价值创造参考文献 孙友涛孙轶花文波.基于 技术的 常见质量缺陷检测.科技创新():.任浩.基于图像处理的印刷电路板质量检测技术研究.天津:天津理工大学.