家庭寬頻基礎設施未來發展路徑

2023.11.10

家庭寬頻基礎設施未來發展路徑

算力網絡成為營運商「主戰場」趨勢已成,算力已成為ICT產業發展的關鍵要素與全球策略競爭新焦點。

Part 01、 背景 

中國移動集團進一步升級雲網融合策略,建構泛在融合的算力網絡,打造「一點點接入、即取即用」算力服務,讓算力如水、電、暖、燃氣一樣流入千家萬戶,成為人們日常生活的第五種必備生產資料。

《中國行動算力網白皮書》提出「網路無所不在、算力無所不在、智慧無所不在」的目標願景。為實現此願景,網路基礎架構的算網融合是基礎,雲端網融合是必然,逐步邁向算網一體。

基於中國移動智慧家庭營運中心自主可控億級家庭泛終端、和家雲網加速網路建設、網路基礎設施研發等多方面積累,自下而上從網元架構、機房部署、算網融合三個維度,嘗試探討寬頻基礎設施在算力網路背景下的演進策略及方向。

Part 02、轉控分離架構演進  

寬頻網元基礎設施包括用戶側設備(寬頻閘道器)、電信商側設備(OLT、BRAS設備)兩大類。其中,寬頻閘道器、OLT、匯聚交換器、連同分光器、光纖光纜、網路線共同構成通常所指的接取網路;BRAS以及其他位置相當的網元設備(路由器、交換器等)共同構成通常所指的城域網路。值得一提的是,所涉及的匯聚交換器、路由器等網元只用來做通用路由交換功能,不是寬頻網路特有網元,不單獨敘述。

網元的轉控分離架構優勢主要體現在如下:

  • 發揮轉發面極致效能:轉發面線速轉發,不斷下沉至更低位置,最大限度靠近用戶,實現流量就近卸載,高速一跳入雲,是超低時延、超高頻寬業務體驗的物理保障;
  • 最大化控制面集中控制、彈性彈性優勢:控制面複雜邏輯控制,不斷分級上升至較高位置,實現轉發面及加值業務集中管理控制,提升網路彈性及可靠性;
  • 實現異質網路的融合統一:不同網元實施轉控分離後,轉發面功能趨同,控制面功能趨同,進一步橫向擊穿,實現不同網元的統一化,異質網絡歸一化,大幅簡化網絡架構;
  • 實現網元功能解耦,擺脫設備商鎖定:轉控分離後,透過南北向介面標準化,可實現多廠商設備級互通,擺脫設備商煙囪式鎖定。

網元的轉控分離演進,表面看似乎與算網融合演進相悖,其實是有機統一。尤其前述第三點優勢,會形成廣覆蓋的以資料中心為載體的標準化端局機房,以網為基,端邊協同、邊邊協同、雲端協同,盤活端、邊、雲算力。轉控分離重塑邊緣資料中心,算力網路決勝在邊緣。

2.1 寬頻網關

寬頻網關透過轉控分離升級,實現用戶側實體網關瘦身,業務全部上雲,實現寬頻存取「一跳入雲端」。

BBF世界寬頻論壇標準化組織,IETF國際互聯網工程任務小組均提出了基於轉控分離架構的用戶側寬頻閘道標準及部署方案。不同的標準組織,相同的系統架構及部署方案,在用戶側寬頻網關轉控分離架構上,產業達成了共識。

BRG(瘦網關)透過OverLay隧道或1:1 VLAN對映方式,邏輯直達vG(雲端網關),兩者協同共同承載用戶側網關功能。透過轉控分離雲端網關帶來以下改變:

1.提供L3~L7加值業務時,降低網關實現複雜度,同時具備靈活的升級更新機制,透過SFC業務鏈編排賦能雲端網關;

2.大幅縮短業務交付週期,透過雲端化快速部署;

3.融合邊緣雲、CDN等一體部署,一跳入雲,大幅提升使用者體驗;

4.一定程度上降低用戶端實體網關成本。

用戶側實體實體網關,基於全光底座,以OverLay隧道方式高速將流量疏導至邊緣雲網關,雲網關基於業務鏈進行業務編排調度,開展家寬增值業務,按用戶、按業務、按內容進行流量入雲、入網調度。

2.2 OLT網元

OLT,即Optical Line Terminal,光線路終端,用於連接光纖幹線的終端設備。其功能注定了OLT本身就是一側重轉發面的網元設備,並不是進行轉控分離的關鍵,其進行轉控分離至多是將其網元管理功能收縮上雲。當寬頻閘道器、BRAS進行轉控分離,邊緣雲化部署後,OLT的轉控分離轉型的作用並不明顯,甚至逐步和其他網元轉發面合設,這裡不再詳述。

2.3 BRAS網元

BRAS位於城域網路邊緣,是使用者實現各種寬頻業務的入口,在營運商網路中具有舉足輕重的地位。目前國內各大業者均已完成vBRAS升級轉型,並現網成熟商用,中國移動已較早推出了vBRAS設備規範標準。

vBRAS邁出了城域網路雲化,完成邊緣雲端部署的第一步,未來將帶動更多網元承載於雲端資源池上,將有更多業務可實現集中配置和調度,網路架構也會更加簡潔、開放、敏捷。

傳統寬頻網路中,OLT承載了使用者存取匯聚功能,當BRAS實現轉控分離後,BRAS-UP將可逐步下沉至更低位置,甚至部署於OLT位置,直至替代OLT設備,大幅簡化網路拓撲。

Part 03、 以DC為中心的分層架構演進 

當多個網元、多個異質網路進行轉控分離之後,網元設備轉送面趨同、控制面趨同,便為建構以DC為中心的分層網路架構提供了條件,同時部分異質網路網元或可能消失。

我們以BBF TR-459.2 vBRAS標準規範為例,vBRAS作為寬頻基礎設施,同時完成了4G LTE行動通訊網路相關網元功能。反過來看,行動通訊網路4G、5G網元的演進,包括SGW、PGW、UPF等,反向滲透了寬頻存取功能。最終固移異構網絡徹底融合歸一。

中國移動也提出了以DC為中心的雲端網路架構,電信雲端資源池以DC和統一硬體資源池為核心,包括兩層TIC(核心TIC和邊緣TIC)。

隨著網元設備的全面轉控分離,雲端網進一步融合,最終將形成如下以DC為中心的營運商端局機房佈局。

國內營運商以及AT&T等國外營運商,在2014年啟動了R-CORD項目,透過採用白盒機設備、開源軟體、虛擬化技術(SDN/NFV等),將營運商寬頻網路中的傳統端局設備機房(以交換中心)轉變為類似雲端服務供應商的資料中心,將網路架構重構為以DC為中心的分層網路架構,並成功落地商用。

Part 04、算網融合演進 

當網路重構為以DC為中心的分層網路架構時,如果說雲端網融合是必然,那麼算網融合是基石。各網元以DC邊緣雲方式存在,各分級DC以全光底座連接成網,算力將如自來水一樣,在各DC間自由流動,實現“算隨人走,人移算遷”,“一點接入,即取即用」。

Part 05、 展望 

算力網路已在產業、國家層級提升到極為重要的位置,包括國家「東數西算」策略,營運商算力網路轉型策略,具有巨大的市場潛力、策略價值。本文從寬頻基礎設施演進出發,從各層面探討了以算力網路為導向的發展方向及策略,未來將達成「算力泛在、算網共生、智慧編排、一體服務」目標。