探索城轨IPRAN骨干承载网新应用

当前城轨行业通信系统骨干承载网建设主要以MS-OTN或PTN/SPN两大技术路线为主，但随着城轨业务系统的不断演进及业务数据模型的不断变化，传统传输技术体系在应用中也显现出一些弊端。

从业务维度审视，当前城轨行业的业务系统基本已经全部完成了IP化演进，当前城轨骨干承载网基本不再需要传统的E1接口和TDM数据的承载能力。传统的传输技术方案均保留了TDM业务的承载能力，从而导致设备成本较高。

从技术维度审视，传输技术封闭性较强，兼容异构能力低，业务编排与规划基本以手工方式为主，缺乏自动化编排和部署的能力。在后期运维阶段缺乏智能化的运维手段，对运维人员的专业技能要求较高。

从市场维度审视，由于技术的封闭性导致城轨行业传输市场完全被少数厂商垄断。由于传输系统无兼容异构能力，各家厂商设备均不支持异构组网，极易导致最终用户被设备厂商绑定，大大降低了最终用户的议价能力，投资成本往往居高不下。

城轨骨干承载网技术演进趋势

2023年4月工信部发布《工业和信息化部等八部门关于推进IPv6技术演进和应用创新发展的实施意见》。文件中明确指出“要求政务、金融、能源、交通、教育、制造等行业和领域，在IPv6规模部署基础上实现“IPv6+”技术的广泛应用”。“IPv6+”即指在IPv6网络的基础上引入分段路由（SRv6）、网络切片、随流检测、应用感知网络（APN）和网络智能化等新型技术。交通行业作为IPv6+落地的重点行业，网络的智慧化转型需求迫切。

IPRAN技术挖掘城轨骨干传输网络新价值

城轨云已经成为当前智慧城轨建设标配，云化建设模式下的云网联动、云边协同催生了算力自动化调度的需求。业务系统已经全面拥抱IP化，需要一种更贴近IP化技术的承载方案。同时现阶段城轨骨干承载网建设也越来越看重技术的开放性、不同厂商间的设备异构兼容能力。得益于技术的开放性可引入更多的厂商共同构建良性的市场竞争环境，让客户有更多的选择和更强的议价能力。

基于上述需求，城轨IPRAN骨干网承载方案应运而生。IPRAN方案目前还未规模应用于城轨行业，但IPRAN技术本身已经非常成熟，被运营商行业应用多年，是标准的无线回传骨干网方案，其业务承载能力，网络可靠性，网络保护能力，自动化编排能力指标均可满足城轨业务的承载需求。

? IP+光提供超宽业务承载能力

城轨IPRAN骨干承载网方案可支持灰光、采光两种承载能力。对于城轨传统业务，数据流向为车站-车站、车站-控制中心，站间数据交互较多，更适宜用灰光承载。而随着城轨智慧化发展，越来越多的智慧业务未来都会引入到城轨行业，这些智慧类业务往往会围绕5G、AI、大模型等新技术构建。此类业务数据量较大，对骨干承载网的传输能力需求大幅提高。IPRAN方案的彩光承载能力通过DWDM密集波分复用技术，在单根光纤中可同时传送多达80个100G波道，在不增加光纤资源的前提下近乎无限制的提升网络带宽。

? FLexE技术实现业务物理隔离

城轨骨干承载网承载业务系统众多，各业务系统间均要求具备一定的隔离度，以避免不同业务数据抢占传输通道。城轨IPRAN承载网方案引入了FlexE技术，在以太网基础上通过时隙交叉技术和端口捆绑技术提供低成本、可动态配置的电信级接口。既保留了以太网技术的低成本、高可靠、灵活运维的优势，还具备了多粒度速率灵活可变、业务间硬隔离等特性。当前城轨行业主流骨干承载网带宽为100Gbps，通过FLexE技术可以实现在骨干传输通道中切分出最小为10Mbps颗粒度的刚性传输通道，保障业务数据互相隔离，同时也满足了城轨场景小带宽业务的承载需求，提高整体带宽利用率。

? SDN引入智能化的业务编排和运维能力

IPRAN方案基于以太网技术，支持引入SDN的能力实现业务、流量的自动化编排。基于SDN控制器可以支持更细粒度的运维能力，传统传输体系主要关注链路的质量，而基于以太网的IPRAN方案则在关注链路质量的同时还可以实时反应业务的传送情况，通过iFIT技术可跟随业务的报文对网络质量进行实时监测，可以反映出网络的真实丢包率和时延等性能参数。通过SDN的引入不但大大降低了业务规划的工作量，还从多维度为运维人员提供了更多的网络状态信息，更有利于保障网络的可靠性和稳定性。

? 基于SRv6的完善保护机制保障网络可靠性

城轨行业对网络稳定性、可靠性要求极高，在骨干承载网建设时要求具备完善的网络保护机制，一旦出现网络的故障则要求在极短的时间内完成保护链路的倒切，避免出现业务的中断。传统的IP化网络在出现网络故障时均需要进行路由收敛计算，一旦涉及到计算过程则收敛时间就会受链路节点数量影响，往往节点越多，则链路倒切时间越长。IPRAN方案底层基于SRv6技术，通过TI-LFA可支持任意拓扑的链路和节点保护，当某处链路或节点故障时，流量会快速切换到备份路径继续转发，从而最大程度上避免流量的丢失。TI-LFA会预先计算出备份路径，某处链路或节点发生故障时，通过SID列表显式指定备份路径，将流量快速切换到备份路径继续转发。完全不需要在链路故障时进行路由的计算，所以IPRAN方案的链路倒切时延并不受链路节点数量影响。中国信通院测试报告中显示可在20ms内完成故障链路的倒切。

? IPRAN方案相比传统传输方案投资规模降低40%

现有传输体系技术方案的技术封闭性较高，不具备兼容异构的能力，极容易形成用户与设备生产厂商的绑定关系，也因此导致了传输网络建设成本居高不下。反观IPRAN方案，由于其基于以太网为底层技术，开放性非常强，市场竞争积极而和谐。良性的市场竞争也推动了解决方案提供商不断优化方案为客户提供更具性价比的解决方案。再加之IPRAN方案引入的SDN能力从业务规划和网络运维层面，全面提升了城轨骨干承载网的智慧化水平，从运维层面也实现了降本增效。

未来的城市轨道交通一定是“云智原生”的，各个业务系统基于云生出智慧。城轨系统内的云、边、端纵向交互和业务系统间的横向交互纷繁复杂。业务的快速迭代，数据流量模型的不断变化，要求骨干承载网也能够灵活敏捷的满足业务承载需求。基于SRv6、FlexE等技术的IPRAN骨干承载网堪称专为业务快速变化的场景打造。同时基于iFIT等智能化的检测技术也可以提升运维的智慧化水品。在成本方面得益于技术的开放性最大限度降低了客户的投资规模。更加智能、更加灵活、更加开放的IPRAN骨干承载方案应用将是轨道交通行业发展的必然趋势。

作者：新华三刘杰

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