中国电信张成良：网络重构下的城域光传送网

12/26/2016，工信部科技委常务副主任、中国电信科技委主任韦乐平曾表示，现有网络面临着诸多难以解决的问题，要破解这些难题，必须实现网络架构的重构，与以往的技术变革不同，这将是一场耗时十年的、伤筋动骨的深度变革。

      面对这场变革，2016年中国电信提出了转型3.0战略，发布了《CTNet 2025网络重构白皮书》。中国电信北京研究院副院长张成良认为，网络重构从城域网络重构开始，城域光传输网需要重建其完整性。据了解，目前中国电信已经通过四方面的举措来推动城域传输网络的重构：综合业务汇聚区划分以稳定网络结构；延伸OTN/WDM覆盖，构建完整的城域光传输网；依赖于ROADM的应用实现城域网内高效传送；加速SDN开发适应重构要求，支持随选网络。

网络重构从城域网络重构开始
      目前运营商城域网业务增长迅速，城域网除了需接入骨干网的业务流量还包含着大量的城域内流量，因此业务增长将远超于骨干网。此外业务颗粒变得更加丰富，城域网需与边缘客户直接连接，因此提出了更加多样化的速率需求。
      “数据显示，城域IP流量预测增长率远高于骨干网。2016-2018年城域IP网承载需求中100G、10G将分别增长476%、70%，而骨干IP网总带宽（100G颗粒）预测显示，IP骨干网总带宽增长率为49%。”张成良指出，“城域网络重构是网络重构的关键”。
      在张成良看来，网络重构从城域网络重构开始。“从重要性来说，城域网内业务量巨大，带宽颗粒多样化，骨干网络  赖于城域网的接入；在必要性方面，SDN/部署，网络边缘NFV化首先要在城域网内实现；就直接性而言，城域网结构的调整直接保证了DC为核心的未来网络架构的调整。”
       张成良指出，城域光传送网重构的开始主要来自四大方面的驱动：DC为核心对于网络节点位置、高效低成本互联及综合承载的需求；“随选网络”需要城域传送网可以快速和灵活地提供带宽；做为运营商基础能力的超高视频传送必须解决高带宽，低时延的传送；5G高带宽、低时延的承载需求需要同固定网络部署共同考虑。

        驱动1：传统的云网分离，DC为边缘的网络结构存在两个主要问题：一是计算、存储和网络彼此独立静态配置，资源无法统一按需提供；二是由于基于传统电信业务，依赖于行政区组网，DC仅为网络的边缘节点。而基于云网融合，DC为核心的网络与此不同，其业务、IT和网络均为云化实现，是基于DC集中部署来实现资源动态分配和调度的网络结构，该网络结构面向互联网业务，关注流量布局。因此，DC成为网络的核心、重中之重。张成良表示，以DC为核心后，本地多种业务的流向都将DC为中心，由此带来的承载需求包括：DC上联流量的增加将扩大本地波分系统的覆盖范围，DC将成为本地传输网的主要节点所在地；DC之间的大带宽调度需要光层交叉带来的高灵活、低时延、低功耗特性；为了承载多种业务流向DC，对于综合承载的需求会更为迫切。
 
       驱动2：由于政企专线客户对传输专线的高安全性、高可靠性和性能保证方面都有特殊需求，依赖于传输网的专线仍会长期存在。
        随选网络可为客户提供快速开通、可定制、自动化、差异化、多层面专线及延伸业务，必会在未来受到政企客户的追捧，因此“随选网络对城域光传送网提出新需求”。张成良指出，传输专线“随选”特性的提供需依赖于基于OTN网络的SDON控制技术，以此为基础实现BoD业务；OTN网络延伸，引入接入型OTN设备构成端到端OTN网络，更利于快速开通和BoD业务的实现。政企客户业务接入接口以太化趋势明显，边缘接入设备不再拘泥于传输类设备，城域汇聚层需要具备综合接入能力的传输设备。

      驱动3：4K为代表的超高清视频将成为运营商继语言、数据之后的一种基础网络能力。
      张成良列举了一些4K视频的流量数据：平均每户流量：1.5M(初期)->4M(发展期) ->8M(发达期)；快速加载需2~3倍码率，取2倍带宽，则每用户分配3->8->16M带宽；汇聚环需要200~300G带宽，需要OTN缓解光纤压力。而光纤直连需要2000对，OTN/WDM只需50对光纤，节省98%。由于“家庭网和接入网是时延瓶颈，而城域网除了光纤距离，设备时延主要来自拥塞导致的ms级缓存时延，需要减少IP网内跳数”，张成良指出，“为了适应4K视频的城域IP网络典型结构，运营商必须简化网络层次。”

        驱动4：未来5G时代，基站部署方面会出现超密组网、城区广覆盖的趋势，同时核心网方面移动计算边缘化，无线处理功能下移也将成为必须。这就需要对固网和移动网进行统一规划部署，充分考虑未来5G小/微基站部署与FTTx部署的协同，实现资源共用，提高网络使用效率。

城域光传输网需要重建其完整性
      据张成良介绍，中国电信在城域/本地传输网络结构中WDM/OTN网络实现本地网市区波分覆盖率在24%；本地网市县波分覆盖率在92%；近两年县乡波分发展快速，南方本地网县乡波分覆盖率已达68%，北方县乡波分覆盖率在22%。
      目前中国电信已建设的SDH网络基本为端到端网络，覆盖范围广，但近年停止新建和限制扩容后，核心和汇聚层网络出现严重的资源紧张问题，甚至无资源可用（接入段的资源还是比较充足的）；但是WDM/OTN网络覆盖范围还有限，主要是在距离较长和光纤短缺的市县及部分县乡，除部分大型城市，更多城市的城区内仅在非常少的核心节点建设了WDM/OTN设备；接入段的MSTP/SDH/MSAP网络与较高层次的OTN网络之间出现了断裂（特别是市区），WDM/OTN网络下沉不够，SDH网络资源基本耗尽。
        “城域光传输网络的完整性正在被破坏”，张成良指出，要想形成稳定的、完整的综合高效承载城域光网络，运营商必须在四方面发力：一是划分综合业务汇聚区，稳定城域光网络结构，基本固定机房位置和光缆方向，需考虑对IDC、大带宽政企（ISP的IDC/CDN) 所在节点的统一规划建设；二是WDM/OTN网络延伸，分阶段将OTN/WDM传输网络覆盖到综合业务汇聚区的中心点，形成完整的城域光网络，实现多种业务的综合统一承载；三是引入ROADM，提高城域光传送网的承载效率。四是与骨干网配合形成端到端的SDN控制层。
      在综合业务汇聚区划分稳定网络结构方面，中国电信的基本原则是综合业务汇聚区的划分需综合考虑有线宽带、无线基站、政企客户等多种业务的综合接入、汇聚，建设能够满足多业务统一承载的中继传输网络。在覆盖范围方面，综合业务接入区面积不宜设置太小。根据测算：大中型城市内的金融、行政等高度集中的功能区、高密度住宅区等密集城区3平方公里左右；商户聚居区、普通商业区、普通住宅区、写字楼区及其他一般城区为4平方公里；郊区、县城和发达乡镇等区域5及以上平方公里 ；普通乡镇农村原则上不严格按综合业务汇聚区标准来划分。
      在延伸OTN/WDM覆盖，构建完整的城域光传输网方面，中国电信要求OTN/WDM网络的覆盖需保证接入段网络与核心网络的连接， 接入OTN、接入MSTP均可接入OTN/WDM网络，构成完整的传输网络；OTN设备增加分组功能，可按需求提供以太网业务和TDM业务；接入IP RAN也可作为接入手段与OTN/WDM提供端到端业务承载。张成良强调，“开发并在网络中引入与客户设备直接连接的接入型OTN设备更利于基于SDN实现端到端控制，避免专业协同可能造成的开通速度下降、客户随选能力受限等问题。”
       在城域网内引入ROADM的应用方面，张成良指出了ROADM应用的优势包括：加快波长业务提供，快速响应需求，尽可能减少人工干预；采用光层调度避免光电转换造成的时延增大问题；基于网管的波道路由和性能监测管理有利于线路的维护管理；基于网管的波道路由调整，为维护部门提供了应对频繁光缆割接和中断故障的有效手段；为波长业务提供成本适中的生存性机制。ROADM的应用可实现DC间互联、大带宽专线提供以及应对超高视频承载的带宽和时延需求。“核心节点调度量大，灵活性要求高，需配置方向无关的ROADM。汇聚层节点的ROADM维度要求较低，采用2/4维即可，汇聚层节点下联环网方向继续采用固定OADM，以降低维度需求。”
        在加速SDN开发适应重构要求，支持随选网络方面，张成良指出城域IP网和城域传送网应统一引入SDN控制器和协同编排器，实现跨厂商、跨专业的统一调度，提供带宽调整和虚拟组网业务能力，解决客户随选，及DC间互联的灵活、快速配置问题。 
        最后，张成良再次强调，城域光传送网重构过程中的重要举措是：稳定网络结构，划分综合业务汇聚区，确定综合业务汇聚区中心节点；建设完整网络，OTN网络覆盖到综合业务汇聚区，根据需要采用接入型OTN设备延伸到客户侧；发挥高效优势，城域核心和大汇聚节点引入ROADM ，获得低成本、低功耗、低时延特性；加速SDN开发做好跨域/跨专业协同和能力开放，实现业务创新。

来源C114