固网也有切片了?聊聊F5G时代的家庭业务切片解决方案

作者简介:程烨、王金江,中国移动智慧家庭运营中心(杭州研发中心)

1 引言

2020年随着5G进入规模建设及商用阶段,Wifi6快速普及,以全光化为特征的F5G(第五代固定网络)走向商用,于是乎业界将“5G和宽带双千兆”的Slogan升级为“三千兆”,而中国移动更是基于千兆5G、千兆宽带、千兆WIFI、千兆应用、千兆服务推出了全千兆整体解决方案,信息通信全新时代正拉开帷幕。

与此同时,新冠疫情使得家庭场景成为工作、生活、娱乐的主阵地,类似远程办公、在线教育、云VR音乐会、云游戏等各类业务应用呈现出爆发式的增长,同时这些业务对于网络也提出了更加严苛和差异化的保障要求,希望获得“超低延时、超低丢包、不卡顿”的专属化智能网络保障服务。

中国移动在业界率先对基于F5G的家庭业务切片进行专项研发和现网试点,一起聊聊家庭业务切片解决方案:

1、家庭业务切片是什么,能做什么?
2、家庭业务切片运营平台怎么建?
3、家庭业务切片什么时候能用上?
2 家庭业务切片

2.1 从网络切片说起

现阶段网络切片一般特指5G网络切片(3GPP 已有较明确的定义及规范标准),在5G SA规模建设及推广阶段,作为5G服务垂直行业的基础和关键,5G网络切片扮演着关键角色。

目前国内各大运营商正在积极研究5G网络切片技术和部署方案,探索构建贯穿无线网、传输网、核心网等不同域的端到端切片,并依托于管理及运营网元对接现网周边系统,面向垂直行业提供定制化切片服务。

而对于固网而言,切片概念才刚刚兴起,现阶段并未有明确定义及规范(BBF论坛TR-370定义了固定接入网共享整体框架),业界初步共识:类似5G网络切片,固定网络切片利用切片相关技术在固定网络基础设施(包括但不限于固定接入网、城域网/传输网等)上提供具备隔离属性和差异化连接能力的多个逻辑网络或通道,实现可感知应用场景、可保障业务SLA、可度量用户体验的差异化网络服务。固网切片领域整体还处在研发阶段,但部分领先厂商已可提供宽带接入网切片、OTN切片等技术解决方案供试点验证。

综上,试着给网络切片一个定义,即基于物理网络基础设施之上,通过切片等技术,面向业务或客户/行业维度提供安全隔离、虚拟化、按需定制、端到端的多个逻辑网络或通道,可与周边系统等联动对接对网络切片实现全生命周期管理。

网络切片与QoS部署效果有些类似,但也存在差异:网络切片部署可通过平台或控制器按需实现自动化下发配置或策略模版至底层网元设备执行生效,通过不同的切片为不同业务提供差异化保障。而QoS涉及到诸多网络网元设备的手工配置,相对繁琐、调整难度较大,难以动态按需灵活调整;同时不具备按租户、按业务提供隔离的能力,难以满足业务差异化服务商业运营要求。打个不恰当的比方,切片可简单理解为QoS升级版。

2.2 家庭业务切片由来

家庭业务切片指将特定家庭业务识别区分后承载在不同网络切片(逻辑通道)实现差异化服务。按照端到端家庭业务途径的网元环节及场景差异性可分为家庭内网、宽带接入网、承载(传输网)切片等,需要说明的是,这里借用了切片的概念,限于切片技术发展现状,目前固网层面OTN切片相对成熟,宽带接入网切片技术还在逐步完善,为此并非所有路径分段都属于严格意义上的切片,有些分段通过部署QoS/隧道达到类切片的效果,有些分段则通过新技术特性实现(如Wifi6)。

图1:端到端家庭业务切片示意图

2.3 家庭业务切片有何用

回答这个问题之前,一起看一个快递案例。

对于贵重且时效很强的快速物品,首先我们会选择一家靠谱的快递公司和航空件,然后再买一份保价,于是这个快递物品就会一路享受VIP待遇:收单后贴上标签从寄送地到目的地一路受到“悉心照顾”,专人专车送到最近机场走航空,全路径优先保障,以最快速度、最佳服务送至收件人处。

这个体验很不错吧,估计您猜到了,家庭业务切片也是类似,可以为高质业务提供专属化智能网络保障服务。

打个比方,周末您在家里玩游戏,需要访问境外的游戏服务器,家里宽带是100M,看起来玩个游戏没啥问题,不过玩下来总在关键时刻“卡顿、断线”,心情不太好。

理性如您,先去测了一把家里宽带的网速,似乎没啥大问题,那是哪个环节出问题了?

别急,看下图,可能影响您游戏体验的环节很多,从运营商数据来分析,除了家庭内网环节(移动宽带用户家庭内网不给力的话可通过移动营业厅或者和家亲APP申请智能组网服务小哥上门来看下)外,游戏玩家的卡点主要在跨网/跨境/内容源环节,内容源环节有赖内容提供商给力,运营商则可以帮着优化下网络。

图2:端到端业务体验全路径环节示意图

聪明如您,如果说能为您的游戏业务流量贴个标签,在家庭网关-接入网-城域网-骨干网-互联互通/国际网络-远端游戏服务器的端到端业务路径上构建一条逻辑专属通道(家庭网关+接入网切片+城域网QoS+SD-WAN虚拟专网+境外游戏服务器),如同在“宽带高速公路”上开辟了一条专用车道,让您“键盘如飞、鼠标如梭”,玩更好画面品质、更强交互的游戏时“零卡顿、不掉线、超低时延”,是不是一件很美好的事情。

没错,家庭业务切片就是这个用途,可以为您提供差异化业务专属通道,让您的在线教育互动课堂不卡顿、互动游戏不断线、VR体验不眩晕,简言之就是让您的业务体验更好!

3 家庭业务切片运营平台

顾名思义,家庭业务切片运营平台依托于底层网络/周边系统和自身智能调度及编排能力打通运营全流程,基于固网切片为不同用户和业务按需提供端到端家庭业务切片(业务专属通道),如为游戏提供游戏业务切片(保障超低时延)、为在线教育互动视频提供在线教育业务切片(保障超低时延、零卡顿)、为VR提供VR业务切片(保障超大带宽、超低丢包),从而为千兆家庭业务提供差异化智能网络服务,并实现包含但不限于切片模型定义、切片设计测试、切片实例部署、切片监控保障等环节的家庭业务切片全生命周期管理。

其实也没那么复杂,简单一句话:运营平台负责家庭业务切片的构建部署、监控保障和调度编排(“智能运营”),而家庭业务切片负责业务美好体验(“貌美如花”)。
说了这么多,家庭业务切片运营平台怎么建?

面向家庭市场,从家庭网关到业务系统的端到端业务切片如何构建,切片如何实现业务的高效识别和差异化保障,如何实现切片的全生命周期管理,国内业界在此领域进行暂无相关部署案例。

中国移动集团技术部及智慧家庭运营中心在业界率先对家庭业务切片领域进行研发,提出了家庭业务运营平台架构及端到端家庭业务切片平台解决方案。

3.1 平台总体架构

如上所述,现阶段业界固网设备尤其是接入网设备切片能力还未完全成熟,但个别主流厂商已能提供初步的接入网及传输网(OTN)切片能力。

根据底层网络能力并结合家庭业务涉及的路径环节,中国移动智慧家庭运营中心提出了“两层六对接五大流程”的家庭业务切片平台解决方案,即基于网络层能力构建家庭业务切片运营层,运营层通过标准化接口实现切片平台与家庭网关管理平台、接入网网管、AI识别平台、AAA等周边系统云/网资源编排器、业务编排控制单元的对接,同时打通订购、编排/配置、开通、计费、运营/管理等五大流程。

图3:家庭业务切片运营平台架构示意图

3.2 解决方案简介

家庭业务切片平台解决方案面向F5G时代整合了光接入网、IP网、SD-WAN、IPv6等多领域主流及前沿技术,主要实现1个具备四大能力的家庭业务切片运营平台+1条智慧家庭高质业务专属通道的落地部署。

图4:家庭业务切片运营平台四大功能示意图

1、家庭网关联动AI识别模块等组件实现基于普通互联网和差异化保障业务(如游戏、在线教育互动视频、4K/8K等)的智能识别和分流,差异化保障业务流量由新构建的接入网切片通道承载。
2、对AAA等周边系统进行升级满足接入认证、地址溯源、业务质量监测、质差定界等需求。
3、对家庭网关管理平台进行升级满足应用标识文件、转发策略规则等下发至家庭网关。
4、对接宽带接入网网管,实现底层切片能力智能调度及编排,提供切片全生命周期管理。
5、对在业务访问路径之上且暂不支持切片能力的网元部署对应QoS策略,提供类切片保障。
6、对接云/网资源编排器,按需基于隧道技术将城域内的切片通道通过SD-WAN虚拟专网拉通长路径家庭业务切片,并尽可能靠近至云上/远端业务服务节点。
7、对接业务编排控制单元,按需为用户访问业务服务节点提供定制化(速度最快/性价比最高等)路径。

以上方案在具体落地中可结合业务需求、周边系统对接改造难度等因素可适当简化或分阶段进行部署。

4 小结及展望

如上所述,家庭业务切片运营平台建设看起来不是很容易,那家庭业务切片什么时候能用上?

目前中国移动智慧家庭运营中心已联合浙江移动、杭州移动、华为等在浙江杭州,联合江西移动、南昌移动、吉安移动、烽火及华为等在江西南昌、吉安落地家庭业务切片创新试点,已完成面向游戏业务的第一阶段试点技术验证,切片专属通道已具备初步的业务差异化服务保障能力;后续将根据试点验证情况进一步优化和完善解决方案,争取2021年在部分省份为移动家宽用户和面向2H的商业机构(需要保障业务高体验)提供家庭业务切片专属服务。

随着网络技术的快速发展,随愿网络、确定型网络等已进入标准制定阶段,相信未来网络将具备和开放更多能力特性实现网络即服务(NaaS);与此同时,随着试点深入,中国移动智慧家庭运营中心也将联合业内研究机构及主流厂商推动固定网络切片领域相关技术进一步成熟,加快家庭业务切片运营平台对接规范标准化,以期以“现网最小化改造”的原则实现快速部署落地。

或许在不久的将来,家庭业务切片将基于更成熟的切片技术为您按需提供SLA可承诺(如确定范围的时延、丢包和时延抖动等参数)的切片服务,更好保障超高质量要求的业务极致体验。

家庭业务切片将为您而来,美好值得期待!


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大华 发表于20-12-28
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