固網也有切片了?聊聊F5G時代的家庭業務切片解決方案

作者簡介:程燁、王金江,中國移動智慧家庭運營中心(杭州研發中心)

1 引言

2020年隨著5G進入規模建設及商用階段,Wifi6快速普及,以全光化為特征的F5G(第五代固定網絡)走向商用,于是乎業界將“5G和寬帶雙千兆”的Slogan升級為“三千兆”,而中國移動更是基于千兆5G、千兆寬帶、千兆WIFI、千兆應用、千兆服務推出了全千兆整體解決方案,信息通信全新時代正拉開帷幕。

與此同時,新冠疫情使得家庭場景成為工作、生活、娛樂的主陣地,類似遠程辦公、在線教育、云VR音樂會、云游戲等各類業務應用呈現出爆發式的增長,同時這些業務對于網絡也提出了更加嚴苛和差異化的保障要求,希望獲得“超低延時、超低丟包、不卡頓”的專屬化智能網絡保障服務。

中國移動在業界率先對基于F5G的家庭業務切片進行專項研發和現網試點,一起聊聊家庭業務切片解決方案:

1、家庭業務切片是什么,能做什么?
2、家庭業務切片運營平臺怎么建?
3、家庭業務切片什么時候能用上?
2 家庭業務切片

2.1 從網絡切片說起

現階段網絡切片一般特指5G網絡切片(3GPP 已有較明確的定義及規范標準),在5G SA規模建設及推廣階段,作為5G服務垂直行業的基礎和關鍵,5G網絡切片扮演著關鍵角色。

目前國內各大運營商正在積極研究5G網絡切片技術和部署方案,探索構建貫穿無線網、傳輸網、核心網等不同域的端到端切片,并依托于管理及運營網元對接現網周邊系統,面向垂直行業提供定制化切片服務。

而對于固網而言,切片概念才剛剛興起,現階段并未有明確定義及規范(BBF論壇TR-370定義了固定接入網共享整體框架),業界初步共識:類似5G網絡切片,固定網絡切片利用切片相關技術在固定網絡基礎設施(包括但不限于固定接入網、城域網/傳輸網等)上提供具備隔離屬性和差異化連接能力的多個邏輯網絡或通道,實現可感知應用場景、可保障業務SLA、可度量用戶體驗的差異化網絡服務。固網切片領域整體還處在研發階段,但部分領先廠商已可提供寬帶接入網切片、OTN切片等技術解決方案供試點驗證。

綜上,試著給網絡切片一個定義,即基于物理網絡基礎設施之上,通過切片等技術,面向業務或客戶/行業維度提供安全隔離、虛擬化、按需定制、端到端的多個邏輯網絡或通道,可與周邊系統等聯動對接對網絡切片實現全生命周期管理。

網絡切片與QoS部署效果有些類似,但也存在差異:網絡切片部署可通過平臺或控制器按需實現自動化下發配置或策略模版至底層網元設備執行生效,通過不同的切片為不同業務提供差異化保障。而QoS涉及到諸多網絡網元設備的手工配置,相對繁瑣、調整難度較大,難以動態按需靈活調整;同時不具備按租戶、按業務提供隔離的能力,難以滿足業務差異化服務商業運營要求。打個不恰當的比方,切片可簡單理解為QoS升級版。

2.2 家庭業務切片由來

家庭業務切片指將特定家庭業務識別區分后承載在不同網絡切片(邏輯通道)實現差異化服務。按照端到端家庭業務途徑的網元環節及場景差異性可分為家庭內網、寬帶接入網、承載(傳輸網)切片等,需要說明的是,這里借用了切片的概念,限于切片技術發展現狀,目前固網層面OTN切片相對成熟,寬帶接入網切片技術還在逐步完善,為此并非所有路徑分段都屬于嚴格意義上的切片,有些分段通過部署QoS/隧道達到類切片的效果,有些分段則通過新技術特性實現(如Wifi6)。

圖1:端到端家庭業務切片示意圖

2.3 家庭業務切片有何用

回答這個問題之前,一起看一個快遞案例。

對于貴重且時效很強的快速物品,首先我們會選擇一家靠譜的快遞公司和航空件,然后再買一份保價,于是這個快遞物品就會一路享受VIP待遇:收單后貼上標簽從寄送地到目的地一路受到“悉心照顧”,專人專車送到最近機場走航空,全路徑優先保障,以最快速度、最佳服務送至收件人處。

這個體驗很不錯吧,估計您猜到了,家庭業務切片也是類似,可以為高質業務提供專屬化智能網絡保障服務。

打個比方,周末您在家里玩游戲,需要訪問境外的游戲服務器,家里寬帶是100M,看起來玩個游戲沒啥問題,不過玩下來總在關鍵時刻“卡頓、斷線”,心情不太好。

理性如您,先去測了一把家里寬帶的網速,似乎沒啥大問題,那是哪個環節出問題了?

別急,看下圖,可能影響您游戲體驗的環節很多,從運營商數據來分析,除了家庭內網環節(移動寬帶用戶家庭內網不給力的話可通過移動營業廳或者和家親APP申請智能組網服務小哥上門來看下)外,游戲玩家的卡點主要在跨網/跨境/內容源環節,內容源環節有賴內容提供商給力,運營商則可以幫著優化下網絡。

圖2:端到端業務體驗全路徑環節示意圖

聰明如您,如果說能為您的游戲業務流量貼個標簽,在家庭網關-接入網-城域網-骨干網-互聯互通/國際網絡-遠端游戲服務器的端到端業務路徑上構建一條邏輯專屬通道(家庭網關+接入網切片+城域網QoS+SD-WAN虛擬專網+境外游戲服務器),如同在“寬帶高速公路”上開辟了一條專用車道,讓您“鍵盤如飛、鼠標如梭”,玩更好畫面品質、更強交互的游戲時“零卡頓、不掉線、超低時延”,是不是一件很美好的事情。

沒錯,家庭業務切片就是這個用途,可以為您提供差異化業務專屬通道,讓您的在線教育互動課堂不卡頓、互動游戲不斷線、VR體驗不眩暈,簡言之就是讓您的業務體驗更好!

3 家庭業務切片運營平臺

顧名思義,家庭業務切片運營平臺依托于底層網絡/周邊系統和自身智能調度及編排能力打通運營全流程,基于固網切片為不同用戶和業務按需提供端到端家庭業務切片(業務專屬通道),如為游戲提供游戲業務切片(保障超低時延)、為在線教育互動視頻提供在線教育業務切片(保障超低時延、零卡頓)、為VR提供VR業務切片(保障超大帶寬、超低丟包),從而為千兆家庭業務提供差異化智能網絡服務,并實現包含但不限于切片模型定義、切片設計測試、切片實例部署、切片監控保障等環節的家庭業務切片全生命周期管理。

其實也沒那么復雜,簡單一句話:運營平臺負責家庭業務切片的構建部署、監控保障和調度編排(“智能運營”),而家庭業務切片負責業務美好體驗(“貌美如花”)。
說了這么多,家庭業務切片運營平臺怎么建?

面向家庭市場,從家庭網關到業務系統的端到端業務切片如何構建,切片如何實現業務的高效識別和差異化保障,如何實現切片的全生命周期管理,國內業界在此領域進行暫無相關部署案例。

中國移動集團技術部及智慧家庭運營中心在業界率先對家庭業務切片領域進行研發,提出了家庭業務運營平臺架構及端到端家庭業務切片平臺解決方案。

3.1 平臺總體架構

如上所述,現階段業界固網設備尤其是接入網設備切片能力還未完全成熟,但個別主流廠商已能提供初步的接入網及傳輸網(OTN)切片能力。

根據底層網絡能力并結合家庭業務涉及的路徑環節,中國移動智慧家庭運營中心提出了“兩層六對接五大流程”的家庭業務切片平臺解決方案,即基于網絡層能力構建家庭業務切片運營層,運營層通過標準化接口實現切片平臺與家庭網關管理平臺、接入網網管、AI識別平臺、AAA等周邊系統云/網資源編排器、業務編排控制單元的對接,同時打通訂購、編排/配置、開通、計費、運營/管理等五大流程。

圖3:家庭業務切片運營平臺架構示意圖

3.2 解決方案簡介

家庭業務切片平臺解決方案面向F5G時代整合了光接入網、IP網、SD-WAN、IPv6等多領域主流及前沿技術,主要實現1個具備四大能力的家庭業務切片運營平臺+1條智慧家庭高質業務專屬通道的落地部署。

圖4:家庭業務切片運營平臺四大功能示意圖

1、家庭網關聯動AI識別模塊等組件實現基于普通互聯網和差異化保障業務(如游戲、在線教育互動視頻、4K/8K等)的智能識別和分流,差異化保障業務流量由新構建的接入網切片通道承載。
2、對AAA等周邊系統進行升級滿足接入認證、地址溯源、業務質量監測、質差定界等需求。
3、對家庭網關管理平臺進行升級滿足應用標識文件、轉發策略規則等下發至家庭網關。
4、對接寬帶接入網網管,實現底層切片能力智能調度及編排,提供切片全生命周期管理。
5、對在業務訪問路徑之上且暫不支持切片能力的網元部署對應QoS策略,提供類切片保障。
6、對接云/網資源編排器,按需基于隧道技術將城域內的切片通道通過SD-WAN虛擬專網拉通長路徑家庭業務切片,并盡可能靠近至云上/遠端業務服務節點。
7、對接業務編排控制單元,按需為用戶訪問業務服務節點提供定制化(速度最快/性價比最高等)路徑。

以上方案在具體落地中可結合業務需求、周邊系統對接改造難度等因素可適當簡化或分階段進行部署。

4 小結及展望

如上所述,家庭業務切片運營平臺建設看起來不是很容易,那家庭業務切片什么時候能用上?

目前中國移動智慧家庭運營中心已聯合浙江移動、杭州移動、華為等在浙江杭州,聯合江西移動、南昌移動、吉安移動、烽火及華為等在江西南昌、吉安落地家庭業務切片創新試點,已完成面向游戲業務的第一階段試點技術驗證,切片專屬通道已具備初步的業務差異化服務保障能力;后續將根據試點驗證情況進一步優化和完善解決方案,爭取2021年在部分省份為移動家寬用戶和面向2H的商業機構(需要保障業務高體驗)提供家庭業務切片專屬服務。

隨著網絡技術的快速發展,隨愿網絡、確定型網絡等已進入標準制定階段,相信未來網絡將具備和開放更多能力特性實現網絡即服務(NaaS);與此同時,隨著試點深入,中國移動智慧家庭運營中心也將聯合業內研究機構及主流廠商推動固定網絡切片領域相關技術進一步成熟,加快家庭業務切片運營平臺對接規范標準化,以期以“現網最小化改造”的原則實現快速部署落地。

或許在不久的將來,家庭業務切片將基于更成熟的切片技術為您按需提供SLA可承諾(如確定范圍的時延、丟包和時延抖動等參數)的切片服務,更好保障超高質量要求的業務極致體驗。

家庭業務切片將為您而來,美好值得期待!


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大華 發表于20-12-28
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