探索城軌IPRAN骨干承載網(wǎng)新應(yīng)用

當(dāng)前城軌行業(yè)通信系統(tǒng)骨干承載網(wǎng)建設(shè)主要以MS-OTN或PTN/SPN兩大技術(shù)路線(xiàn)為主，但隨著城軌業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不斷演進(jìn)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型的不斷變化，傳統(tǒng)傳輸技術(shù)體系在應(yīng)用中也顯現(xiàn)出一些弊端。

　　從業(yè)務(wù)維度審視，當(dāng)前城軌行業(yè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)基本已經(jīng)全部完成了IP化演進(jìn)，當(dāng)前城軌骨干承載網(wǎng)基本不再需要傳統(tǒng)的E1接口和TDM數(shù)據(jù)的承載能力。傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)方案均保留了TDM業(yè)務(wù)的承載能力，從而導(dǎo)致設(shè)備成本較高。

　　從技術(shù)維度審視，傳輸技術(shù)封閉性較強(qiáng)，兼容異構(gòu)能力低，業(yè)務(wù)編排與規(guī)劃基本以手工方式為主，缺乏自動(dòng)化編排和部署的能力。在后期運(yùn)維階段缺乏智能化的運(yùn)維手段，對(duì)運(yùn)維人員的專(zhuān)業(yè)技能要求較高。

　　從市場(chǎng)維度審視，由于技術(shù)的封閉性導(dǎo)致城軌行業(yè)傳輸市場(chǎng)完全被少數(shù)廠商壟斷。由于傳輸系統(tǒng)無(wú)兼容異構(gòu)能力，各家廠商設(shè)備均不支持異構(gòu)組網(wǎng)，極易導(dǎo)致最終用戶(hù)被設(shè)備廠商綁定，大大降低了最終用戶(hù)的議價(jià)能力，投資成本往往居高不下。

　　城軌骨干承載網(wǎng)技術(shù)演進(jìn)趨勢(shì)

　　2023年4月工信部發(fā)布《工業(yè)和信息化部等八部門(mén)關(guān)于推進(jìn)IPv6技術(shù)演進(jìn)和應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》。文件中明確指出“要求政務(wù)、金融、能源、交通、教育、制造等行業(yè)和領(lǐng)域，在IPv6規(guī)模部署基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)“IPv6+”技術(shù)的廣泛應(yīng)用”。“IPv6+”即指在IPv6網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上引入分段路由（SRv6）、網(wǎng)絡(luò)切片、隨流檢測(cè)、應(yīng)用感知網(wǎng)絡(luò)（APN）和網(wǎng)絡(luò)智能化等新型技術(shù)。交通行業(yè)作為IPv6+落地的重點(diǎn)行業(yè)，網(wǎng)絡(luò)的智慧化轉(zhuǎn)型需求迫切。

　　IPRAN技術(shù)挖掘城軌骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)新價(jià)值

　　城軌云已經(jīng)成為當(dāng)前智慧城軌建設(shè)標(biāo)配，云化建設(shè)模式下的云網(wǎng)聯(lián)動(dòng)、云邊協(xié)同催生了算力自動(dòng)化調(diào)度的需求。業(yè)務(wù)系統(tǒng)已經(jīng)全面擁抱IP化，需要一種更貼近IP化技術(shù)的承載方案。同時(shí)現(xiàn)階段城軌骨干承載網(wǎng)建設(shè)也越來(lái)越看重技術(shù)的開(kāi)放性、不同廠商間的設(shè)備異構(gòu)兼容能力。得益于技術(shù)的開(kāi)放性可引入更多的廠商共同構(gòu)建良性的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，讓客戶(hù)有更多的選擇和更強(qiáng)的議價(jià)能力。

　　基于上述需求，城軌IPRAN骨干網(wǎng)承載方案應(yīng)運(yùn)而生。IPRAN方案目前還未規(guī)模應(yīng)用于城軌行業(yè)，但I(xiàn)PRAN技術(shù)本身已經(jīng)非常成熟，被運(yùn)營(yíng)商行業(yè)應(yīng)用多年，是標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線(xiàn)回傳骨干網(wǎng)方案，其業(yè)務(wù)承載能力，網(wǎng)絡(luò)可靠性，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)能力，自動(dòng)化編排能力指標(biāo)均可滿(mǎn)足城軌業(yè)務(wù)的承載需求。

　　? IP+光提供超寬業(yè)務(wù)承載能力

　　城軌IPRAN骨干承載網(wǎng)方案可支持灰光、采光兩種承載能力。對(duì)于城軌傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)流向?yàn)檐?chē)站-車(chē)站、車(chē)站-控制中心，站間數(shù)據(jù)交互較多，更適宜用灰光承載。而隨著城軌智慧化發(fā)展，越來(lái)越多的智慧業(yè)務(wù)未來(lái)都會(huì)引入到城軌行業(yè)，這些智慧類(lèi)業(yè)務(wù)往往會(huì)圍繞5G、AI、大模型等新技術(shù)構(gòu)建。此類(lèi)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量較大，對(duì)骨干承載網(wǎng)的傳輸能力需求大幅提高。IPRAN方案的彩光承載能力通過(guò)DWDM密集波分復(fù)用技術(shù)，在單根光纖中可同時(shí)傳送多達(dá)80個(gè)100G波道，在不增加光纖資源的前提下近乎無(wú)限制的提升網(wǎng)絡(luò)帶寬。

　　??FLexE技術(shù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)物理隔離

　　城軌骨干承載網(wǎng)承載業(yè)務(wù)系統(tǒng)眾多，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間均要求具備一定的隔離度，以避免不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)搶占傳輸通道。城軌IPRAN承載網(wǎng)方案引入了FlexE技術(shù)，在以太網(wǎng)基礎(chǔ)上通過(guò)時(shí)隙交叉技術(shù)和端口捆綁技術(shù)提供低成本、可動(dòng)態(tài)配置的電信級(jí)接口。既保留了以太網(wǎng)技術(shù)的低成本、高可靠、靈活運(yùn)維的優(yōu)勢(shì)，還具備了多粒度速率靈活可變、業(yè)務(wù)間硬隔離等特性。當(dāng)前城軌行業(yè)主流骨干承載網(wǎng)帶寬為100Gbps，通過(guò)FLexE技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在骨干傳輸通道中切分出最小為10Mbps顆粒度的剛性傳輸通道，保障業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)互相隔離，同時(shí)也滿(mǎn)足了城軌場(chǎng)景小帶寬業(yè)務(wù)的承載需求，提高整體帶寬利用率。

　　??SDN引入智能化的業(yè)務(wù)編排和運(yùn)維能力

　　IPRAN方案基于以太網(wǎng)技術(shù)，支持引入SDN的能力實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)、流量的自動(dòng)化編排。基于SDN控制器可以支持更細(xì)粒度的運(yùn)維能力，傳統(tǒng)傳輸體系主要關(guān)注鏈路的質(zhì)量，而基于以太網(wǎng)的IPRAN方案則在關(guān)注鏈路質(zhì)量的同時(shí)還可以實(shí)時(shí)反應(yīng)業(yè)務(wù)的傳送情況，通過(guò)iFIT技術(shù)可跟隨業(yè)務(wù)的報(bào)文對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以反映出網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)丟包率和時(shí)延等性能參數(shù)。通過(guò)SDN的引入不但大大降低了業(yè)務(wù)規(guī)劃的工作量，還從多維度為運(yùn)維人員提供了更多的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，更有利于保障網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。

　　??基于SRv6的完善保護(hù)機(jī)制保障網(wǎng)絡(luò)可靠性

　　城軌行業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、可靠性要求極高，在骨干承載網(wǎng)建設(shè)時(shí)要求具備完善的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制，一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的故障則要求在極短的時(shí)間內(nèi)完成保護(hù)鏈路的倒切，避免出現(xiàn)業(yè)務(wù)的中斷。傳統(tǒng)的IP化網(wǎng)絡(luò)在出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)均需要進(jìn)行路由收斂計(jì)算，一旦涉及到計(jì)算過(guò)程則收斂時(shí)間就會(huì)受鏈路節(jié)點(diǎn)數(shù)量影響，往往節(jié)點(diǎn)越多，則鏈路倒切時(shí)間越長(zhǎng)。IPRAN方案底層基于SRv6技術(shù)，通過(guò)TI-LFA可支持任意拓?fù)涞逆溌泛凸?jié)點(diǎn)保護(hù)，當(dāng)某處鏈路或節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，流量會(huì)快速切換到備份路徑繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，從而最大程度上避免流量的丟失。TI-LFA會(huì)預(yù)先計(jì)算出備份路徑，某處鏈路或節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)SID列表顯式指定備份路徑，將流量快速切換到備份路徑繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。完全不需要在鏈路故障時(shí)進(jìn)行路由的計(jì)算，所以IPRAN方案的鏈路倒切時(shí)延并不受鏈路節(jié)點(diǎn)數(shù)量影響。中國(guó)信通院測(cè)試報(bào)告中顯示可在20ms內(nèi)完成故障鏈路的倒切。

　　??IPRAN方案相比傳統(tǒng)傳輸方案投資規(guī)模降低40%

　　現(xiàn)有傳輸體系技術(shù)方案的技術(shù)封閉性較高，不具備兼容異構(gòu)的能力，極容易形成用戶(hù)與設(shè)備生產(chǎn)廠商的綁定關(guān)系，也因此導(dǎo)致了傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本居高不下。反觀IPRAN方案，由于其基于以太網(wǎng)為底層技術(shù)，開(kāi)放性非常強(qiáng)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)積極而和諧。良性的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也推動(dòng)了解決方案提供商不斷優(yōu)化方案為客戶(hù)提供更具性?xún)r(jià)比的解決方案。再加之IPRAN方案引入的SDN能力從業(yè)務(wù)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維層面，全面提升了城軌骨干承載網(wǎng)的智慧化水平，從運(yùn)維層面也實(shí)現(xiàn)了降本增效。

　　未來(lái)的城市軌道交通一定是“云智原生”的，各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)基于云生出智慧。城軌系統(tǒng)內(nèi)的云、邊、端縱向交互和業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的橫向交互紛繁復(fù)雜。業(yè)務(wù)的快速迭代，數(shù)據(jù)流量模型的不斷變化，要求骨干承載網(wǎng)也能夠靈活敏捷的滿(mǎn)足業(yè)務(wù)承載需求。基于SRv6、FlexE等技術(shù)的IPRAN骨干承載網(wǎng)堪稱(chēng)專(zhuān)為業(yè)務(wù)快速變化的場(chǎng)景打造。同時(shí)基于iFIT等智能化的檢測(cè)技術(shù)也可以提升運(yùn)維的智慧化水品。在成本方面得益于技術(shù)的開(kāi)放性最大限度降低了客戶(hù)的投資規(guī)模。更加智能、更加靈活、更加開(kāi)放的IPRAN骨干承載方案應(yīng)用將是軌道交通行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。（作者：新華三劉杰）