基于云網(wǎng)統(tǒng)一切片技術(shù)的5G專線業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

孫穎　李若朋　鄧超　李奕群

【摘? 要】介紹了一種基于云網(wǎng)統(tǒng)一切片技術(shù)實(shí)現(xiàn)的5G專線業(yè)務(wù)方案，包括這種業(yè)務(wù)的基本形態(tài)、特性和實(shí)現(xiàn)方案。在實(shí)現(xiàn)方案中重點(diǎn)介紹了兩個(gè)技術(shù)要點(diǎn)：一是利用5G網(wǎng)絡(luò)切片和云網(wǎng)協(xié)同能力實(shí)現(xiàn)的端到端統(tǒng)一切片方案;二是通過(guò)編排實(shí)現(xiàn)的跨域業(yè)務(wù)自動(dòng)配置方案。最后，還給出了5G專線與媒體專網(wǎng)協(xié)同實(shí)現(xiàn)跨省高清直播視頻傳送的應(yīng)用案例。

【關(guān)鍵詞】5G專線;網(wǎng)絡(luò)切片;云網(wǎng)融合

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2019.09.011? ? ? ? 中圖分類號(hào)：TN929.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-1010（2019）09-0057-05

引用格式：孫穎，李若朋，鄧超，等. 基于云網(wǎng)統(tǒng)一切片技術(shù)的5G專線業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 移動(dòng)通信， 2019，43（9）： 57-61.

Design and Implementation of 5G Private Line Based on

the Unified Slicing Technology of Cloud-Networks

SUN Ying1， LI Ruopeng2， DENG Chao3， LI Yiqun1

（1. Chinatelecom Research Institute， Beijing 102209， China;

2. Chinatelecom Co.， Ltd.， Beijing 100010， China;

3. Beijing Telecom， Beijing 100010， China）

[Abstract]?This paper introduces a 5G private line service solution based on the unified slicing technology of cloud-networks， including its basic form， characteristics and implementation scheme. For the implementation scheme， two key technical points are introduced： one is the end-to-end unified slicing scheme based on 5G network slicing and the collaboration capability of cloud networks; the other is the cross-domain service automatic configuration scheme based on orchestration. In addition， an example of how 5G private line cooperates with media private network to realize cross-provincial HD live video transmission is given.

[Key words]5G private line; network slicing; cloud network collaborating

1? ?引言

2019年是公認(rèn)的5G元年，國(guó)內(nèi)5G牌照發(fā)布，很快三家運(yùn)營(yíng)商分別公布了5G體驗(yàn)套餐，5G時(shí)代正式開啟。相對(duì)于4G來(lái)說(shuō)，5G更重要的價(jià)值是與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)深度融合，帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)、各領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。同時(shí)，在5G市場(chǎng)發(fā)展初期，SA網(wǎng)絡(luò)受限于終端成熟度、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍等因素，政企客戶將成為主流客戶群，因此針對(duì)2B市場(chǎng)的精準(zhǔn)支撐比2C市場(chǎng)更為關(guān)鍵。

中國(guó)電信作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，正在積極探索5G時(shí)代網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、服務(wù)推動(dòng)、服務(wù)創(chuàng)造等多重角色，其中最重要的是作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商的角色，面向各類客戶、各種業(yè)務(wù)場(chǎng)景、多種終端形態(tài)提供通用型專線、專網(wǎng)類服務(wù)。未來(lái)幾年2B市場(chǎng)各種新興業(yè)務(wù)場(chǎng)景下將產(chǎn)生大量5G接入的站點(diǎn)或終端構(gòu)建專網(wǎng)或?qū)＞€的需求，面向高端客戶、行業(yè)客戶提供定制化專網(wǎng)、專線業(yè)務(wù)，是5G網(wǎng)絡(luò)價(jià)值顯性化和產(chǎn)品化的必要條件。本文接下來(lái)將介紹一種基于云網(wǎng)統(tǒng)一切片技術(shù)實(shí)現(xiàn)的5G專線業(yè)務(wù)方案，包括其基本形態(tài)、特性和實(shí)現(xiàn)方案等。

2? ?業(yè)務(wù)需求

5G時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)通信與云計(jì)算將緊密耦合在一起，依托5G大帶寬、低時(shí)延、高密度連接的通信能力，以及云計(jì)算的超大規(guī)模處理能力，將引發(fā)新一輪的應(yīng)用創(chuàng)新潮。當(dāng)前蓬勃興起的VR/AR、無(wú)人機(jī)、無(wú)人駕駛，以及一系列物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，可能只是5G應(yīng)用的冰山一角。

在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下，客戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性、安全性、時(shí)延、可靠性需求是不同的。ITU-R將5G分為3個(gè)主要的應(yīng)用場(chǎng)景：eMBB（enhance Mobile Broadband，增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）、uRLLC（ultra Reliable &Low Latency Communication，高可靠低時(shí)延通信）和mMTC（massive Machine-Type Communications，海量機(jī)器通信）。然而在實(shí)際應(yīng)用中，以上三大類場(chǎng)景中的不應(yīng)用之間對(duì)網(wǎng)絡(luò)承載的要求還是有差異的。比如AR應(yīng)用和智能駕駛，AR應(yīng)用對(duì)帶寬要求最高，承載通道應(yīng)保障端到端4G以上帶寬;而智能駕駛對(duì)時(shí)延要求最高，網(wǎng)絡(luò)達(dá)到3 ms以下時(shí)延才能滿足需求。包括5G在內(nèi)的運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)面對(duì)終端種類與數(shù)量呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)資源需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求合理分配、動(dòng)態(tài)分配[1]，這正是本文分享的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)理念。

3? ?業(yè)務(wù)形態(tài)

本文所述的5G專線業(yè)務(wù)，是基于5G網(wǎng)絡(luò)的切片、QoS、高帶寬低時(shí)延等特性，與傳輸、IP、云網(wǎng)等基礎(chǔ)資源相協(xié)同實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)統(tǒng)一切片，為客戶提供獨(dú)享型或共享型專線專網(wǎng)服務(wù)。之所以要求“云網(wǎng)統(tǒng)一切片”，是因?yàn)榭蛻魧＞W(wǎng)或?qū)＞€涉及的節(jié)點(diǎn)和系統(tǒng)可能位于不同網(wǎng)絡(luò)中、不同云節(jié)點(diǎn)中，需要將跨域資源拉通并形成統(tǒng)一交付的專網(wǎng)專線。5G專線業(yè)務(wù)主要面向的場(chǎng)景，是使客戶5G方式接入的站點(diǎn)、終端或者云端業(yè)務(wù)平臺(tái)之間，可通過(guò)獨(dú)享或共享的專線專網(wǎng)互通，滿足多點(diǎn)組網(wǎng)、點(diǎn)到點(diǎn)專線、入云、入多云等綜合需求。另外，基于SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)自動(dòng)配置和彈性調(diào)整，客戶可以根據(jù)自身業(yè)務(wù)需求在專線專網(wǎng)資源、帶寬、時(shí)延、連接數(shù)量、拓?fù)涞确矫娑ㄖ撇町惢?wù)，當(dāng)客戶需求發(fā)生變化時(shí)可自主進(jìn)行業(yè)務(wù)配置調(diào)整。

5G專線業(yè)務(wù)提供的組網(wǎng)功能如圖1所示。

客戶多個(gè)站點(diǎn)、多種終端、多類遠(yuǎn)端系統(tǒng)之間可以通過(guò)獨(dú)享型或共享型專網(wǎng)進(jìn)行三層互通，這些站點(diǎn)、系統(tǒng)也可以分布在不同的云內(nèi)，同一地域分支節(jié)點(diǎn)經(jīng)5G、城域網(wǎng)、云內(nèi)網(wǎng)互聯(lián)組網(wǎng)，異地分支節(jié)點(diǎn)經(jīng)5G、城域網(wǎng)、IP骨干網(wǎng)或傳輸網(wǎng)、云內(nèi)網(wǎng)互聯(lián)組網(wǎng)。

如果客戶的多個(gè)分支站點(diǎn)、多個(gè)終端包含5G接入方式及其他固網(wǎng)專線方式，本業(yè)務(wù)支持這些站點(diǎn)和終端、云節(jié)點(diǎn)融合組網(wǎng)，即允許5G專線的站點(diǎn)或終端與其他類型接入的站點(diǎn)或終端之間構(gòu)成三層VPN，并可根據(jù)客戶提供的VPN拓?fù)湓O(shè)置節(jié)點(diǎn)間的互通策略。

5G專線還可以與中國(guó)電信行業(yè)專網(wǎng)相結(jié)合，形成面向重點(diǎn)行業(yè)的組合專網(wǎng)能力。如圖2所示的5G專線與媒體專網(wǎng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)跨省8K視頻直播案例。

事實(shí)上，基于云網(wǎng)統(tǒng)一切片能力構(gòu)建的客戶專用網(wǎng)絡(luò)，其價(jià)值不僅在于針對(duì)客戶數(shù)據(jù)的保護(hù)和端到端承載的高品質(zhì)保障，更在于客戶對(duì)這張專用網(wǎng)絡(luò)的可定制化和可操作性。這對(duì)一些業(yè)務(wù)形態(tài)復(fù)雜、配置靈活度要求高的客戶來(lái)說(shuō)，具有很高的實(shí)用意義。

4? ?業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案

實(shí)現(xiàn)5G專線業(yè)務(wù)的云網(wǎng)統(tǒng)一切片能力基于如圖3所示的四層架構(gòu)：

圖3中包含業(yè)務(wù)層、編排層、控制層、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層。業(yè)務(wù)層指面向客戶或業(yè)務(wù)開通人員進(jìn)行業(yè)務(wù)訂購(gòu)操作的系統(tǒng);編排層主要是編排器和一些相關(guān)的OSS系統(tǒng)。編排層系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)統(tǒng)一切片的核心系統(tǒng)，負(fù)責(zé)端到端業(yè)務(wù)配置的分解和協(xié)同;控制層包括SDN控制器、網(wǎng)管系統(tǒng)、云側(cè)管理系統(tǒng)，以及一些廠家EMS，控制層系統(tǒng)根據(jù)編排層下發(fā)的配置要求進(jìn)行基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的配置;基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層包括客戶業(yè)務(wù)配置所涉及到的各類網(wǎng)絡(luò)，如5G網(wǎng)絡(luò)、IP網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)、云內(nèi)網(wǎng)絡(luò)等。

實(shí)現(xiàn)5G專線業(yè)務(wù)的技術(shù)要點(diǎn)是：5G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通過(guò)切片和DNN實(shí)現(xiàn)的客戶業(yè)務(wù)隔離通道與5G網(wǎng)絡(luò)外的云網(wǎng)一體隧道相互銜接，從而形成端到端的專線專網(wǎng)隔離通道，保證客戶專線業(yè)務(wù)流量與其他客戶流量、互聯(lián)網(wǎng)流量相互隔離;通過(guò)編排層實(shí)現(xiàn)多個(gè)網(wǎng)段的協(xié)同配置，包括5G網(wǎng)、IP網(wǎng)、云內(nèi)網(wǎng)等，使得客戶5G專線互聯(lián)的節(jié)點(diǎn)涵蓋5G接入、城域網(wǎng)接入、云節(jié)點(diǎn)等混合組網(wǎng)場(chǎng)景。

（1）關(guān)于上述第一個(gè)技術(shù)要點(diǎn)，本業(yè)務(wù)方案的試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)中采用了分層隔離。

首先利用網(wǎng)絡(luò)切片為高端客戶提供資源的獨(dú)享，可以基于硬切片方式，也可以基于軟切片方式，例如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或主機(jī)層面的獨(dú)占、虛機(jī)層面的獨(dú)占，以及VPN方式的隔離。其次5G網(wǎng)內(nèi)采用客戶專用DNN進(jìn)行隔離，通常情況下每個(gè)客戶使用一個(gè)DNN。5G核心網(wǎng)根據(jù)客戶DNN對(duì)應(yīng)到不同的外部網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)需要由編排層根據(jù)客戶業(yè)務(wù)需求和其他節(jié)點(diǎn)接入方式選擇銜接的專網(wǎng)或?qū)＞€方式，如傳輸專線、MPLS VPN、overlay VPN等。外部網(wǎng)絡(luò)的專網(wǎng)或?qū)＞€將延伸到客戶組網(wǎng)的其他類型接入節(jié)點(diǎn)，與5G接入的節(jié)點(diǎn)形成完整的專線或?qū)＞W(wǎng)。

試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)端到端業(yè)務(wù)隔離方案如圖4所示：

圖4中，如果客戶購(gòu)買5G專線產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)入云專線功能，則涉及的配置要求包括簽約切片配置、服務(wù)等級(jí)配置、資源配置、路由配置等。業(yè)務(wù)隔離方案中涉及的客戶切片，應(yīng)預(yù)先完成切片模板設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、發(fā)布，并在客戶訂購(gòu)業(yè)務(wù)時(shí)進(jìn)行實(shí)例化。當(dāng)客戶終端接入5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)起RRC連接建立請(qǐng)求和注冊(cè)請(qǐng)求信息時(shí)，核心網(wǎng)根據(jù)業(yè)務(wù)配置下發(fā)URSP策略到終端，后續(xù)終端會(huì)依據(jù)該URSP策略選擇切片。

業(yè)務(wù)隔離方案中涉及的客戶DNN，在客戶業(yè)務(wù)開通過(guò)程中下發(fā)到核心網(wǎng)SMF，并在客戶對(duì)應(yīng)的UPF配置DNN流量與外部網(wǎng)絡(luò)間路由策略。業(yè)務(wù)隔離方案中涉及的客戶QoS，須在PCF定義IP流特征（五元組及方向）與QoS等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系[5]，在客戶終端建立PDU session時(shí)，PCF會(huì)把QoS策略下發(fā)給終端，后續(xù)接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)均按照客戶簽約的QoS等級(jí)實(shí)現(xiàn)差異化調(diào)度。

（2）上述第二個(gè)技術(shù)要點(diǎn)，主要是實(shí)現(xiàn)端到端自動(dòng)化配置，如此復(fù)雜的業(yè)務(wù)配置采用手工方式是不現(xiàn)實(shí)的，涉及多種業(yè)務(wù)隔離策略的交叉使用，以及多個(gè)網(wǎng)絡(luò)域的配置協(xié)同。

在本業(yè)務(wù)方案的試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)中，以編排為核心實(shí)現(xiàn)上述云網(wǎng)統(tǒng)一切片的配置自動(dòng)化。編排層須與控制層各系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)專線自動(dòng)配置。在前期中國(guó)電信云網(wǎng)融合業(yè)務(wù)實(shí)踐中，上述對(duì)接要求中5G外網(wǎng)部分已經(jīng)具備條件，本試驗(yàn)方案關(guān)鍵是驗(yàn)證編排層對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的配置，主要包括切片配置、客戶簽約數(shù)據(jù)配置等。

根據(jù)3GPP定義，5G網(wǎng)絡(luò)切片管理系統(tǒng)分為三層[2-3]，如圖5所示：

其中CSMF（Communication Service Management Funtion，通信服務(wù)管理功能）完成用戶業(yè)務(wù)通信服務(wù)需求訂購(gòu)和處理，將通信服務(wù)需求轉(zhuǎn)換為對(duì)NSMF（Network Slice Management Function，切片管理功能）的網(wǎng)絡(luò)切片需求;NSMF對(duì)接NSMF，接受從NSMF下發(fā)的網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)部署需求，將網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)的SLA需求映射為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的QoS需求，向NSSMF（Network Slice Subnet Management Functio，切片子網(wǎng)管理功能）下發(fā)網(wǎng)絡(luò)子切片部署請(qǐng)求;NSSMF對(duì)接NSMF，接收從NSMF下發(fā)的網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)部署需求，將網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)的SLA需求映射為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的QoS需求，下發(fā)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的部署請(qǐng)求來(lái)管理NSSI。

在本業(yè)務(wù)方案的試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)中，編排層與切片管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)三層架構(gòu)的NSMF層基本對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)切片設(shè)計(jì)、SLA管理與切片LCM功能。而切片運(yùn)維與監(jiān)控功能、NSSMF功能，根據(jù)相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)的管理要求可能由相應(yīng)的網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[4]。這樣，在業(yè)務(wù)開通過(guò)程中，編排層向NSSMF下發(fā)客戶切片實(shí)例化配置，同時(shí)下發(fā)QoS配置、DNN配置、VLAN配置等，完成客戶業(yè)務(wù)5G網(wǎng)絡(luò)段的開通。

云網(wǎng)統(tǒng)一切片的配置中，編排層須負(fù)責(zé)跨域配置信息交互與協(xié)同。這種跨域配置協(xié)同涉及到不同域的配置時(shí)間順序，例如入云功能，編排層須首先向云側(cè)控制平臺(tái)下發(fā)客戶云內(nèi)網(wǎng)絡(luò)配置要求，待云內(nèi)網(wǎng)絡(luò)配置完成后，云側(cè)控制平臺(tái)會(huì)向編排層返回客戶云內(nèi)網(wǎng)絡(luò)與云外部網(wǎng)絡(luò)對(duì)接的VLAN或VxLAN號(hào)，接下來(lái)編排層才會(huì)向云外部網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)下發(fā)配置要求，接口中應(yīng)包含云側(cè)提供的VLAN或VxLAN號(hào)，以便于與云側(cè)對(duì)接的設(shè)備完成客戶專線通道的映射。

5? ?結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)電信作為全球領(lǐng)先的5G運(yùn)營(yíng)商，正在向5G全場(chǎng)景應(yīng)用專家目標(biāo)邁進(jìn)。本文介紹了以云網(wǎng)統(tǒng)一切片能力為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的5G專線業(yè)務(wù)基本形態(tài)、業(yè)務(wù)特性和實(shí)現(xiàn)方案。在本文所述的方案中綜合運(yùn)用了SDN、虛擬化、智能化技術(shù)，發(fā)揮運(yùn)營(yíng)商資源優(yōu)勢(shì)，使得產(chǎn)品不僅具有傳統(tǒng)專線專網(wǎng)產(chǎn)品的高性能、高安全、全網(wǎng)支持特性，還具備同時(shí)適用于客戶側(cè)多種終端類型、多種訪問(wèn)目標(biāo)、多種應(yīng)用場(chǎng)景的能力，可提供運(yùn)營(yíng)商級(jí)端到端服務(wù)保障。面向重點(diǎn)行業(yè)、重點(diǎn)客戶群的云網(wǎng)統(tǒng)一切片具體SLA參數(shù)配置將是后續(xù)研究工作的重點(diǎn)。

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