SPN2.0切片专线,构筑数智未来

发布时间:2023-04-24 作者:中国移动通信研究院技术经理 主任研究员 韩柳燕,中国移动集团级首席专家 李晗 阅读量:

        近年来,随着信息产业的快速蓬勃发展,专线需求也随之爆发。高速专线需求持续快速增长,同时现网数量庞大的企业、金融类为代表的低速TDM专线等特定行业和应用的专线也长期存在。

        行业数字化转型对网络提出满足业务超高品质需求,同时兼顾成本的降本增效需求。专线不再是单一的满足大带宽或高品质,综合性的专线需求会成为新兴业务形态。SPN切片专线适应了这一需求,在传输领域实现了软硬切片的灵活提供和基于切片的差异化业务统一承载。SPN可以为专线提供网络统一承载,既可以提供TDM专线的超高确定性性能,也可以在同一网络提供分组的大带宽,带宽高效利用。同时,随着管控面能力的提升和智能化的引入,快速开通、性能可视等服务能力也能更好地适应客户的需求。

 

SPN技术发展

        5G提出了eMBB、URLLC和mMTC三大应用场景,切片和边缘计算成为5G的原生技术特征。针对切片和边缘计算新特征,中国移动提出了“无损+高效灵活”的承载理念,联合国内产业界构建了新一代传输网体系架构——切片分组网络(SPN)。

        SPN技术架构实现了TDM和分组网络的有机融合,支持L0到L3能力,具备大带宽、低时延、网络切片、灵活连接、高精度同步和统一管控等技术优势,并且通过重用以太网产业链降低组网综合投入,实现超大带宽,解决了面向5Gbps大颗粒的端到端高效无损硬隔离传送问题。SPN在实验室和现网测试中展现出了优异的性能,采用MTN Channel交叉的SPN单节点转发时延低至2.784µs,在单节点时间同步精度方面,SPN可优于±5ns,在切片隔离能力方面,采用MTN Channel交叉的SPN设备在网络拥塞前后,业务抖动约0.277µs,几乎不受影响;而采用传统分组交换技术的设备在网络拥塞前后,业务抖动达20µs。中国移动采用SPN实现5G网络回传,已部署40万端,SPN网络自2019年建网至今,运行质量良好,性能稳定。

        随着5G垂直行业、政企业务、算力网络的蓬勃发展,SPN在切片颗粒度、业务感知、灵活连接、泛在接入、智能运维、绿色节能等方面技术不断增强,进入SPN 2.0时代。其中SPN 2.0一个重要特征就是引入了SPN小颗粒技术(FGU,Fine Granularity Unit),其需求很大方面来自于政务专线、金融专线、大企业专线等典型应用场景中对小颗粒业务隔离性、安全性和可靠性的承载需求。

        SPN小颗粒技术将硬切片的颗粒度从5Gbps细化为10Mbps,其具备的特征和能力包括:

        - 带宽精细化,高效匹配各类型业务带宽需求。带宽颗粒度为10Mbps,实现灵活的任意N×10Mbps带宽分配;严格TDM刚性隔离,确定时隙分配:小颗粒通道通过独享确定的时隙保证严格的TDM特性,通道任一节点的出端口和入端口时隙通过管控层提前分配并固定。

        - 低时延和低抖动特性。通过TDM时隙交叉,不感知小颗粒业务报文信息,保证确定性低时延;小颗粒业务独占TDM通道时隙资源,抖动远小于1µs。

        - 每一条小颗粒通道提供独立和完善的OAM能力。OAM码块随路插入每一条小颗粒通道,提供该通道的连通性检测、故障和性能监测能力,保证50ms以内的保护倒换。

        - 在线通道带宽无损调整能力。支持在用户业务正常传输时对小颗粒硬管道进行增大或者减小的带宽调整,带宽和时隙资源分配更加灵活。

        随着SPN 2.0的发展,SPN在持续完善,满足多样化业务精细化切片、灵活智能等业务需求。

 

专线新需求

        随着各行各业数字化转型的深入,专线呈现出新的需求和发展趋势。

        首先是网络一体化承载需求,通过专线专网实现多重业务接入。以能源行业为例,能源互联网典型业务包括:配电自动化、调度数据网、用电采集、数据通信网、视频类业务、主网继电保护通道、Wi-Fi6巡检机器人等业务。在应用场景中,这些业务类型在时延、可靠性、速率、连接密度等指标方面有不同的需求,需要能够利用网络资源实现差异化业务的同网共载。

        二是确定性网络需求,尤其是控制类和交易类业务,对通信需求的典型特征是低时延确定性时延、高可靠、安全性要求高。例如金融业务主要包括生产交易、办公、银行网点安防监控等,业务带宽不大,但对网络安全性要求极高。

        三是重视泛在接入和快速开通能力。随着行业网络向云化和扁平化演进,边缘节点以及跨区、跨市的业务连接数量激增,网络连接复杂度加大。边缘接入有可能是无线有线融合接入,需要能够满足这些大量边缘节点的泛在接入和快速开通。

        四是不再仅是管道服务,而是端到端服务,能够为客户提供指标可视、快速排障等综合服务能力。指标可视依赖于网络SLA的精确监测,并且能够在面向客户的应用界面呈现。

        这些新的需求促使专线技术发展和变革。

 

SPN切片专线特点和优势

        SPN的技术特点和优势很好地契合了专线市场的发展需求。SPN能够提供TDM硬切片接入,而且同时支持分组软切片大带宽接入,因此,用同一张SPN网络可提供客户多种业务的综合性接入。而对于高要求的控制类业务,可以直接采用SPN 10Mbps小颗粒硬切片提供独立的TDM管道,与其他业务实现物理时隙的隔离。SPN实现了全国40多万端的网络覆盖,覆盖性好,具备泛在接入的网络能力。SPN智能运维能力也在不断提升,通过Inband OAM支持业务流级的精确性能监测,基于SDN的集中化管控系统标准北向接口,可以提供给编排系统和更上层的客户系统的数据入口。SPN专线的整体网络架构见图1。

 

 

        基于SPN特性,中国移动推出了三款SPN切片专线产品,分别是基础版切片专线、进阶版切片专线和定制版行业切片专网。基础版切片专线主打共享切片,泛接入、快开通,共享行业用户MTN切片,同一MTN切片内的行业用户之间通过VPN隔离。进阶版切片专线提供单用户专属的MTN小颗粒切片,具备超高确定性。定制版行业切片专网可以根据客户需求定制切片组网,硬切片软切片两类均可选,切片专网与其他用户切片物理隔离。

        为更好适应SPN专线末端接入,在城域SPN设备类型之外又发展出小型化SPN设备。小型化SPN设备不仅是更小配置、更低成本,更是面向边缘覆盖和综合接入增强能力的SPN设备。它主要特点是交换容量小,尺寸剪裁,提供交流供电,低功耗,从而匹配末端场景需求。小型化SPN设备与城域SPN通过NNI对接组网,共同提供端到端以太网小颗粒硬切片以及基于切片的端到端无损带宽调整,满足高价值用户需求。小型化SPN设备要求标准南向和统一管控,在管控能力方面更方便编排和控制。

        专线技术在转发层面已经开发和具备了相应的能力,在端到端智能化服务方面在进一步提升。专线服务化提升的重要因素是管控智能化和客户服务对接自动化接口的提升,能够将专线的开通调整、运行状态、故障定位等及时在客户界面呈现和操作。要实现这一点,需要网络设备、管控、平台三级智能系统的协同,通过管控及上层平台全面采集设备、网络的历史及当前数据,实现业务的控制采集、分析及预测风险,提升用户体验。随着管控智能化水平的不断提升,未来网络运维效率和专线客户网络服务会越来越强。

 

小结

        SPN作为5G移动回传网络的创新体系,很好地满足了5G商用的需求。随着各行各业数字化转型,专线呈现出网络一体化承载、确定性时延、泛在接入、快速开通、端到端智能化服务的新的需求和发展趋势。SPN构建了以小颗粒硬切片为核心的2.0技术体系,契合了专线市场的发展需求。中国移动打造了基础版切片专线、进阶版切片专线和定制版行业切片专网的SPN切片专线产品,支持各类专线业务场景的承载,共创数智中国的未来发展。