SD-WAN结合无线网络保障专线业务

发布时间:2022-04-08 13:30:58 作者:中国移动 王涛阅读:0

[导读]:随着无线网络和专线传输网络的发展,电信运营商的集团客户专线业务不再局限于某种技术或解决方案,集成网络为专线业务带来了多种可行性解决方案,其中SD-WAN技术应用于专线业务保证解决方案,进一步保证了专线...

随着无线网络和专线传输网络的发展,电信运营商的集团客户专线业务不再局限于某种技术或解决方案,集成网络为专线业务带来了多种可行性解决方案,其中SD-WAN技术应用于专线业务保证解决方案,进一步保证了专线业务的稳定性和可靠性。本文旨在为相关技术人员提供参考,不断提高SD-WAN技术在专线业务领域的应用,促进我国基础通信产业的稳步发展。

传统的大中型企业网络连接通常采用SDH、PTN、OTN等专线方案,通信网络的中断将对企业的生产、销售和服务产生巨大的影响,甚至造成经济损失。一些通信安全要求高的行业(如金融、证券、政府事务等)的客户经常投入大量资金租赁备份电路,增加网络建设和运营成本;传输专线电路受资源影响大,部署周期长,不利于企业快速部署业务。当无备用通道的专线电路中断时,只能定位并抓住链路中断点,导致故障处理时间过长,影响用户感知,引起用户不满。这需要一个灵活的网络组装方案,不限于传输资源。

三种传统专线技术的特点

SDH专线

技术优点:SDH专线有统一的数据帧结构传输速率和标准的接口,完全兼容PDH;能够便捷地将高速信号分插出低速支路信号,实现信号复用,简化了数字交叉连接(DXC),进一步优化了网络业务传输的透明性;采用了分插复用器(ADM)、DXC,因此强化了网络自愈及重组功能;组网配置很灵活,能够强化网络监控、性能管理和自动化配置,确保了传输网络稳定可靠,实现了所谓的“刚性通道”。

技术缺点:STM-N帧中用于OAM功能的开销字节较大,STM-1所占用的传输频带要高于PDH E4的传输频带;SDH指针功能增加了系统的复杂性,主要原因是指针功能会引起网络边界综合抖动,从而导致信号性能劣化;SDH设备区分群路和支路,设备整体接入能力受限于设备槽位、板卡及端口资源和交叉能力等因素;同时SDH的操作维护管理系统作为早期的自动化管理系统,在系统优化及系统安全防护等方面还有很多不足,也给SDH网络带来较大安全隐患。

PTN专线

PTN(Packet Transport Network,分组传送网)支持多种基于分组交换的点对点、点对多点连接传送,同时具备粗细网络带宽颗粒业务端到端的混合组网能力,提供了具有IP特性的所谓“柔性带宽”管道;实现了电信级50ms内的电路保护。

技术优点:一网多用,可同时承载无线TDM、ATM及以太网等多种业务;路由配置简单,从A端到Z端配置路由即可实现点到点或点到多点传送,中间多个节点无需配置路由;QoS保障能够保证TDM、ATM等高速数据业务低时延、低抖动和高带宽的需求,同时具备数据流分类、带宽便捷管理、配置业务优先级和拥塞管理能力;网络易于扩展,因在城域/本地网范围内数据业务广泛密集分布,使得PTN网络易于向下扩展;网络建设成本低于SDH。

技术缺点:虽然PTN环网保护支持Steering保护和Wrapping保护,但Wrapping保护倒换时间较长且易在倒换时出现数据丢包,不能确保业务的实时稳定;与基于SDH的MSTP、ASON网络不能兼容;由于分组交换网络与TDM网络的特性不同,在分组交换网络上传送TDM业务会发生分组丢包、乱序及抖动等问题;另外PTN网络OAM配置涉及VLAN、IP地址等相关配置,也给单节点结构调整带来较大工作量。

OTN专线

OTN (Optical Transport Network,光传送网)指在光纤通信中实现业务信号的传输、复用、路由选择和监控,并保证各项性能指标和业务信号生存性的传输网络。OTN技术主要是将SDH较为完善的OAM系统理念与WDM光传输网络进行功能结合,重点弥补了WSM网络在性能指标和操作维护管理等方面的不足。

技术优点:可以支持多种用户信号映射封装和透明传输(包括SDH、ATM、以太网)、高带宽的复用交换和配置(最小交叉颗粒为约2.5 Gbit/s的ODU1);具有强大的开销支持能力和OAM系统功能,支持多层嵌套的TCM功能,同时具备FEC(向前纠错)支持能力;支持大颗粒的带宽复用、交叉和配置,尤其对用户高宽带传输业务的适配和传输效率有显著的提升;提供了与SDH类似的开销管理能力,增强了OCh层的数字监视能力,还提供TCM(嵌套串联连接监视)功能;同时通过OTN帧结构、ODUk交叉和多维度可重构光分插复用器(ROADM)的引入,增强了组网和保护能力。

传统专线业务运维方面存在的问题

SDH的设备退网

以X省为例,该省从2020年起停止了SDH网络的规划建设,即停止了扩容骨干网、城域网SDH设备板卡及新增接入网SDH设备。目前接入网在网SDH设备约2万台,运行年限均在8年左右。且SDH设备生产商停止了板卡及接入设备的生产销售工作,直接导致了运营商无法采购用于应急抢通和业务保障的备件,该省甚至出现了部分故障频发地区多次利旧拆机回收设备的情况。老旧设备带来了专线故障隐患,也给专线业务增加了极高的运行风险。

PTN的配置复杂

随着PTN技术的应用推广,目前PTN市场形成“寡头垄断”的态势。X省内由3个PTN设备厂家分地市完成PTN传输网络骨干、城域及接入网建设工作,OMC网管配置页面及操作方法也各不相同,一是对网管配置人员的专业水平要求较高,二是新上线业务配置及故障定位的处理过程也较为烦琐。

OTN的覆盖不足

OTN作为新一代传输网络技术,由于其“大带宽复用”“刚性通道”等关键特性,很快被作为传输网络的重要发展技术,也被作为下一代集团客户专线网络的解决方案。但OTN整张网络建设需要时间,多数省份仅完成了骨干网元及核心网元节点的建设工作,汇聚层及接入层的建设覆盖仍有待提高,普通集团企业用户选择通过OTN技术开通专线业务或者作为专线备用保障方案的成本仍非常高。

偏远点位光缆覆盖不足

目前多数城区的光缆传输线路资源覆盖已经较为理想,很多企业用户机房点位可以实现双方向、双路由保护。还有很多偏远地区的点位仍存在专线刚需,比如视频监控、平安乡村、智能安防等业务对专线不中断要求很高,但由于点位偏远,针对双方向、双传输线路路由的开通保障方案因客观条件不足无法建设,或者建设投资很大、投资收益比很低,同时单路由的专线解决方案也带来了业务质量隐患,一旦线路中断,用户业务的恢复时长将完全取决于线路的抢通时长。

SD-WAN技术的特点

SD-WAN(Software Defined Wide Area Network,软件定义广域网),是将SDN技术应用到广域网场景中所形成的一种服务,目前这种新服务已经用于连接跨区域的企业节点、IDC大数据中心和云计算中心等。

SD-WAN技术的主要优点:网络可视化,OAM系统可通过SC完成对所属终端CPE设备的配置,操作系统界面更简洁,无需呈现中间传输网元,仅通过两端CPE配置即可完成端口模式、业务带宽速率及安全加密方式的配置;网络模型多元化,组网更灵活,SD-WAN可与多种传输网络融合组网,可通过在SDH/PTN/OTN/PON网络下挂CPE的方式实现业务组网,也可通过4G/5G无线网络打通业务通道;智能选路,即可通过延时测试选择保护组网中的最短路径;“零配置”开通,现场安装人员操作更简单,真正实现了即插即用。

SD-WAN智能终端点对点专线开通场景如图1所示,SD-WAN智能终端点对多点(总部分支互联)组网场景如图2所示。

SD-WAN结合无线网络保障专线业务

图1 SD-WAN智能终端点对点专线开通场景

SD-WAN结合无线网络保障专线业务

图2 SD-WAN智能终端点对多点(总部分支互联)组网场景

SD-WAN在专线保障方面的应用思路

X省地域辽阔,很多客户业务点位较为偏远,甚至离县城维护站上百千米,在突发光缆中断故障时,可能出现协调维护站维护人员无法及时赶到现场、无法快速准确定位光缆断点位置等情况,导致客户业务中断时间较长,影响客户业务维护满意度。根据业务维护手册“先抢通、后抢修”的原则,应当先恢复客户业务,再排查光缆中断断点,SD-WAN技术的出现提供了一种全新的专线业务保障方案,即依托无线网络、运用SD-WAN技术实现“无线专线”的业务保障方案,可以做到解决客户和运营商的燃眉之急。

方案优点一:可通过4G/5G版本SD-WAN终端设备先抢通客户业务,再处理传输光缆线路中断的问题,及时恢复客户业务,减少业务中断时长,确保客户满意度。同时与传统传输专线保护相比,无需部署光缆资源,可大大节省网络建设成本。

方案优点二:SD-WAN终端设备现场配置简单,终端可直达最终用户手中,上电并上报MAC地址后就能开通业务,现场维护人员或者客户均可以操作完成,可在频繁中断的点位储备终端设备做应急恢复使用,也可以为有条件的企业点位全量部署,使其传输组网更加稳健。

方案优点三:更便捷的管控方式,可通过PC客户端或手机APP实时监控SD-WAN网络专线业务质量,测试带宽、延时、丢包等链路情况,也可以实时接收中断或性能劣化提醒,实时控制、管理链路的质量情况、中断情况及告警情况等。

应用示例:用户总节点/数据中心至分支节点,主路由通过分组交换网等传统传输专线方式开通,备用路由通过在汇聚节点及分支节点客户设备上旁挂SD-WAN终端设备的方式开通,实现了在不破坏原有网络的状态下,通过4G/5G无线网络接入互联网,做到路由备用保护。具体实现方式可以启用OAM自动检测,在主路由链路正常情况下,无线路由链路不被开启;当主路由链路异常中断时,可自动切换至备用无线路由上保障业务不中断,当主路由链路恢复后,数据通道再自动切换至主路由链路。按此原理也提前在用户两端储备好SD-WAN终端设备,用于被动应急抢通客户业务。

基于无线方式的SD-WAN与传统专线互为保护的组网方案如图3所示。

SD-WAN结合无线网络保障专线业务

图3 基于无线方式的SD-WAN与传统专线互为保护的组网方案

业务安全性分析:SD-WAN备用路由链路数据通过IPSEC加密,自动过滤非IPSEC数据包,确保了客户业务在互联网上的安全。

本文简单介绍了目前客户专线方面的主流技术和在专线保障方面存在的一些问题,从快速抢修及路由保护等方面阐述了SD-WAN技术在专线业务保障方面的解决方案,通过方案进一步介绍了SD-WAN技术具有组网灵活、终端“零配置”、隧道安全可靠、自动化管控及网络可视化等优点,SD-WAN技术结合无线网络更是体现出部署灵活、节省建设成本的极大优势,为运营商在专线业务领域新增了一种解决方案,也为用户自己组建稳定安全的专线网络提供了技术可能。

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