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)路線為主，但隨著城軌業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不斷演進及業(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，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，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，缺乏自動化編排和部署的能力。在后期運維階段缺乏智能化的運維手段，對運維人員的專業(yè)技能要求較高。

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

　　城軌骨干承載網(wǎng)技術(shù)演進趨勢

　　2023年4月工信部發(fā)布《工業(yè)和信息化部等八部門關(guān)于推進IPv6技術(shù)演進和應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》。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)上實現(xiàn)“IPv6+”技術(shù)的廣泛應(yīng)用”?！癐Pv6+”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、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、云邊協(xié)同催生了算力自動化調(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。同時現(xiàn)階段城軌骨干承載網(wǎng)建設(shè)也越來越看重技術(shù)的開放性、不同廠商間的設(shè)備異構(gòu)兼容能力。得益于技術(shù)的開放性可引入更多的廠商共同構(gòu)建良性的市場競爭環(huán)境，讓客戶有更多的選擇和更強的議價能力。

　　基于上述需求，城軌IPRAN骨干網(wǎng)承載方案應(yīng)運而生。IPRAN方案目前還未規(guī)模應(yīng)用于城軌行業(yè)，但IPRAN技術(shù)本身已經(jīng)非常成熟，被運營商行業(yè)應(yīng)用多年，是標(biāo)準(zhǔn)的無線回傳骨干網(wǎng)方案，其業(yè)務(wù)承載能力，網(wǎng)絡(luò)可靠性，網(wǎng)絡(luò)保護能力，自動化編排能力指標(biāo)均可滿足城軌業(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。對于城軌傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)流向為車站-車站、車站-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，越來越多的智慧業(yè)務(wù)未來都會引入到城軌行業(yè)，這些智慧類業(yè)務(wù)往往會圍繞5G、AI、大模型等新技術(shù)構(gòu)建。此類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量較大，對骨干承載網(wǎng)的傳輸能力需求大幅提高。IPRAN方案的彩光承載能力通過DWDM密集波分復(fù)用技術(shù)，在單根光纖中可同時傳送多達80個100G波道，在不增加光纖資源的前提下近乎無限制的提升網(wǎng)絡(luò)帶寬。

　　??FLexE技術(shù)實現(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)上通過時隙交叉技術(shù)和端口捆綁技術(shù)提供低成本、可動態(tài)配置的電信級接口。既保留了以太網(wǎng)技術(shù)的低成本、高可靠、靈活運維的優(yōu)勢，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FLexE技術(shù)可以實現(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，同時也滿足了城軌場景小帶寬業(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)編排和運維能力

　　IPRAN方案基于以太網(wǎng)技術(shù)，支持引入SDN的能力實現(xiàn)業(yè)務(wù)、流量的自動化編排?；赟DN控制器可以支持更細粒度的運維能力，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)量的同時還可以實時反應(yīng)業(yè)務(wù)的傳送情況，通過iFIT技術(shù)可跟隨業(yè)務(wù)的報文對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量進行實時監(jiān)測，可以反映出網(wǎng)絡(luò)的真實丟包率和時延等性能參數(shù)。通過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的完善保護機制保障網(wǎng)絡(luò)可靠性

　　城軌行業(yè)對網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、可靠性要求極高，在骨干承載網(wǎng)建設(shè)時要求具備完善的網(wǎng)絡(luò)保護機制，一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的故障則要求在極短的時間內(nèi)完成保護鏈路的倒切，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)故障時均需要進行路由收斂計算，一旦涉及到計算過程則收斂時間就會受鏈路節(jié)點數(shù)量影響，往往節(jié)點越多，則鏈路倒切時間越長。IPRAN方案底層基于SRv6技術(shù)，通過TI-LFA可支持任意拓撲的鏈路和節(jié)點保護，當(dāng)某處鏈路或節(jié)點故障時，流量會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會預(yù)先計算出備份路徑，某處鏈路或節(jié)點發(fā)生故障時，通過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進行路由的計算，所以IPRAN方案的鏈路倒切時延并不受鏈路節(jié)點數(shù)量影響。中國信通院測試報告中顯示可在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)，開放性非常強，市場競爭積極而和諧。良性的市場競爭也推動了解決方案提供商不斷優(yōu)化方案為客戶提供更具性價比的解決方案。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)運維層面，全面提升了城軌骨干承載網(wǎng)的智慧化水平，從運維層面也實現(xiàn)了降本增效。

　　未來的城市軌道交通一定是“云智原生”的，各個業(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足業(yè)務(wù)承載需求?；赟Rv6、FlexE等技術(shù)的IPRAN骨干承載網(wǎng)堪稱專為業(yè)務(wù)快速變化的場景打造。同時基于iFIT等智能化的檢測技術(shù)也可以提升運維的智慧化水品。在成本方面得益于技術(shù)的開放性最大限度降低了客戶的投資規(guī)模。更加智能、更加靈活、更加開放的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。（作者：新華三劉杰）