探索城軌IPRAN骨干承載網新應用

當前城軌行業通信系統骨干承載網建設主要以MS-OTN或PTN/SPN兩大技術路線為主，但隨著城軌業務系統的不斷演進及業務數據模型的不斷變化，傳統傳輸技術體系在應用中也顯現出一些弊端。

　　從業務維度審視，當前城軌行業的業務系統基本已經全部完成了IP化演進，當前城軌骨干承載網基本不再需要傳統的E1接口和TDM數據的承載能力。傳統的傳輸技術方案均保留了TDM業務的承載能力，從而導致設備成本較高。

　　從技術維度審視，傳輸技術封閉性較強，兼容異構能力低，業務編排與規劃基本以手工方式為主，缺乏自動化編排和部署的能力。在后期運維階段缺乏智能化的運維手段，對運維人員的專業技能要求較高。

　　從市場維度審視，由于技術的封閉性導致城軌行業傳輸市場完全被少數廠商壟斷。由于傳輸系統無兼容異構能力，各家廠商設備均不支持異構組網，極易導致最終用戶被設備廠商綁定，大大降低了最終用戶的議價能力，投資成本往往居高不下。

　　城軌骨干承載網技術演進趨勢

　　2023年4月工信部發布《工業和信息化部等八部門關于推進IPv6技術演進和應用創新發展的實施意見》。文件中明確指出“要求政務、金融、能源、交通、教育、制造等行業和領域，在IPv6規模部署基礎上實現“IPv6+”技術的廣泛應用”。“IPv6+”即指在IPv6網絡的基礎上引入分段路由（SRv6）、網絡切片、隨流檢測、應用感知網絡（APN）和網絡智能化等新型技術。交通行業作為IPv6+落地的重點行業，網絡的智慧化轉型需求迫切。

　　IPRAN技術挖掘城軌骨干傳輸網絡新價值

　　城軌云已經成為當前智慧城軌建設標配，云化建設模式下的云網聯動、云邊協同催生了算力自動化調度的需求。業務系統已經全面擁抱IP化，需要一種更貼近IP化技術的承載方案。同時現階段城軌骨干承載網建設也越來越看重技術的開放性、不同廠商間的設備異構兼容能力。得益于技術的開放性可引入更多的廠商共同構建良性的市場競爭環境，讓客戶有更多的選擇和更強的議價能力。

　　基于上述需求，城軌IPRAN骨干網承載方案應運而生。IPRAN方案目前還未規模應用于城軌行業，但IPRAN技術本身已經非常成熟，被運營商行業應用多年，是標準的無線回傳骨干網方案，其業務承載能力，網絡可靠性，網絡保護能力，自動化編排能力指標均可滿足城軌業務的承載需求。

　　? IP+光提供超寬業務承載能力

　　城軌IPRAN骨干承載網方案可支持灰光、采光兩種承載能力。對于城軌傳統業務，數據流向為車站-車站、車站-控制中心，站間數據交互較多，更適宜用灰光承載。而隨著城軌智慧化發展，越來越多的智慧業務未來都會引入到城軌行業，這些智慧類業務往往會圍繞5G、AI、大模型等新技術構建。此類業務數據量較大，對骨干承載網的傳輸能力需求大幅提高。IPRAN方案的彩光承載能力通過DWDM密集波分復用技術，在單根光纖中可同時傳送多達80個100G波道，在不增加光纖資源的前提下近乎無限制的提升網絡帶寬。

　　??FLexE技術實現業務物理隔離

　　城軌骨干承載網承載業務系統眾多，各業務系統間均要求具備一定的隔離度，以避免不同業務數據搶占傳輸通道。城軌IPRAN承載網方案引入了FlexE技術，在以太網基礎上通過時隙交叉技術和端口捆綁技術提供低成本、可動態配置的電信級接口。既保留了以太網技術的低成本、高可靠、靈活運維的優勢，還具備了多粒度速率靈活可變、業務間硬隔離等特性。當前城軌行業主流骨干承載網帶寬為100Gbps，通過FLexE技術可以實現在骨干傳輸通道中切分出最小為10Mbps顆粒度的剛性傳輸通道，保障業務數據互相隔離，同時也滿足了城軌場景小帶寬業務的承載需求，提高整體帶寬利用率。

　　??SDN引入智能化的業務編排和運維能力

　　IPRAN方案基于以太網技術，支持引入SDN的能力實現業務、流量的自動化編排。基于SDN控制器可以支持更細粒度的運維能力，傳統傳輸體系主要關注鏈路的質量，而基于以太網的IPRAN方案則在關注鏈路質量的同時還可以實時反應業務的傳送情況，通過iFIT技術可跟隨業務的報文對網絡質量進行實時監測，可以反映出網絡的真實丟包率和時延等性能參數。通過SDN的引入不但大大降低了業務規劃的工作量，還從多維度為運維人員提供了更多的網絡狀態信息，更有利于保障網絡的可靠性和穩定性。

　　??基于SRv6的完善保護機制保障網絡可靠性

　　城軌行業對網絡穩定性、可靠性要求極高，在骨干承載網建設時要求具備完善的網絡保護機制，一旦出現網絡的故障則要求在極短的時間內完成保護鏈路的倒切，避免出現業務的中斷。傳統的IP化網絡在出現網絡故障時均需要進行路由收斂計算，一旦涉及到計算過程則收斂時間就會受鏈路節點數量影響，往往節點越多，則鏈路倒切時間越長。IPRAN方案底層基于SRv6技術，通過TI-LFA可支持任意拓撲的鏈路和節點保護，當某處鏈路或節點故障時，流量會快速切換到備份路徑繼續轉發，從而最大程度上避免流量的丟失。TI-LFA會預先計算出備份路徑，某處鏈路或節點發生故障時，通過SID列表顯式指定備份路徑，將流量快速切換到備份路徑繼續轉發。完全不需要在鏈路故障時進行路由的計算，所以IPRAN方案的鏈路倒切時延并不受鏈路節點數量影響。中國信通院測試報告中顯示可在20ms內完成故障鏈路的倒切。

　　??IPRAN方案相比傳統傳輸方案投資規模降低40%

　　現有傳輸體系技術方案的技術封閉性較高，不具備兼容異構的能力，極容易形成用戶與設備生產廠商的綁定關系，也因此導致了傳輸網絡建設成本居高不下。反觀IPRAN方案，由于其基于以太網為底層技術，開放性非常強，市場競爭積極而和諧。良性的市場競爭也推動了解決方案提供商不斷優化方案為客戶提供更具性價比的解決方案。再加之IPRAN方案引入的SDN能力從業務規劃和網絡運維層面，全面提升了城軌骨干承載網的智慧化水平，從運維層面也實現了降本增效。

　　未來的城市軌道交通一定是“云智原生”的，各個業務系統基于云生出智慧。城軌系統內的云、邊、端縱向交互和業務系統間的橫向交互紛繁復雜。業務的快速迭代，數據流量模型的不斷變化，要求骨干承載網也能夠靈活敏捷的滿足業務承載需求。基于SRv6、FlexE等技術的IPRAN骨干承載網堪稱專為業務快速變化的場景打造。同時基于iFIT等智能化的檢測技術也可以提升運維的智慧化水品。在成本方面得益于技術的開放性最大限度降低了客戶的投資規模。更加智能、更加靈活、更加開放的IPRAN骨干承載方案應用將是軌道交通行業發展的必然趨勢。（作者：新華三劉杰）