面向“双碳”战略的绿色新型城域网建设.pdf
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1、4647上海信息化上海信息化企业案例ENTERPRISE CASE信息通信作为全球增长最快的行业之一,随着网络流量的快速增长、5G 技术的推广、网络设备的不断扩容升级,其碳排放也随着行业规模膨胀不断增长。图 1 展示了 20102030 年全球通信技术设施的电力需求,图 2 展示了 20102030年通信技术设施所需电力在全球电力需求中的比例。从中可以看出,如果没有采取高效的解决方案,继续按当前模式发展,那么到 2030 年,全球通信网络能耗的 CAGR(Compound Annual Growth Rate,年均复合增长率)将达到 13%,全球通信技术设施电力需求消耗将可能达到 30715T
2、W/h,通信设施电力需求在全球电力需求的比例会增加到51%。基于建设绿色新云网、打造绿色新运营、构建绿色生态等要求,中国电信股份有限公司上海面向“双碳”战略的绿色新型城域网建设文 高勇超随着互联网用户、业务和应用的迅猛发展,网络能耗逐年增加,上海电信新型城域网面向未来业务,以绿色、融合、敏捷、简洁、云化、智能、安全为目标有序演进,既为上海城域用户提供最具特色的先进服务,又充分考虑网络能效的优化,为实现“双碳”目标贡献企业力量。分公司(以下简称“上海电信”)大力建设新型城域网,成为“双碳”战略在电信行业落地的有益探索。图1 20102030年全球通信技术设施电力需求图2 20102030年通信技
3、术设施电力需求在全球电力需求中的比例构建云网融合的绿色新型信息基础设施为了应对全球气候变化和推动社会高质量发展,我国已将“双碳”目标上升为国家战略。2020 年 9 月,习近平总书记在第七十五届联合国大会上宣布,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值,努力争取在 2060 年前实现碳中和。实现“双碳”目标是一场艰巨的任务。中国电信积极贯彻习近平总书记关于碳达峰和碳中和的重要讲话精神,在 2021 年 8 月 26 日全国低碳日举行了“节能降碳 绿色发展中国电信碳达峰、碳中和行动计划”,旨在构建云网融合的绿色新型信息基础设施,为经济社会的绿
4、色发展提供支持。围绕建设绿色新云网、打造绿色新运营、构建绿色生态等要求,上海电信从 2020 年开始试点部署新型城域网建设,新型城域网的设计以绿色、融合、简洁、云化、高效、智能、安全为目标,以满足未来业务需求的发展趋势。经过三年建设实践,上海电信的新型城域网已经从试点、试商用逐步发展到了规模部署阶段。在第五届数字中国建设峰会云生态大会上,上海电信云宽带首次亮相,标志着以边缘云为核心,固移融合、云网一体、绿色低碳的新型城域网正式建成,上海电信在家庭宽带应用方面实现了突破和业务创新。传统城域网络面临挑战传统城域网络为了提供优质的技术和服务,过去更多地关注通信设备功能性能的提升,力求获得更高的性能和
5、可靠性,通过设备冗余配置和网络堆叠来确保用户体验和网络安全性,较少关注高能耗问题。上海电信的传统城域网络主要包括 IP 城域网、STN(Synchronous Transmission Network,同步传输网络)、固移分网建设运营,在搭建时又均设置了接入层、汇聚层及核心层,在每一层的网络上都有网络架构的辅助,增强对网络架构层运营的支持,网络设备的冗余会消耗大量能量以及后期扩容投资资源,同时也需要投入大量人力以及物力资源进行运营维护,导致CAPEX(Capital Expenditure,资本支出)居高不下,OPEX(Operating Expenditure,管理支出)持续增加。从图 3
6、上海电信传统城域网络架构图可以看出,在“双碳”目标的背景下,传统城域网络存在以下几个问题:首先是接入带宽增长和设备扩容压力。随着接入带宽需求逐年增加,传统城域网络面临设备扩容的巨大压力。目前光宽带和 5G 等流量每年增长近 20%,规模达到 50T+,未来还将面临 6G 和FTTR(Fiber to The Remote,光纤敷设到远端节点)等双万兆流量规模的增长,设备扩容成本巨大。其次是固移业务分网承载。传统城域网络将固定和移动业务分别承载在不同网络中,难以形成融合复用效应,用户分布不均,导致网络的总体利用率较低。传统城域网的平均利用率不足 50%,STN/IP RAN(IP Radio A
7、ccess Network,IP 化的无线接入网)的平均利用率低于 30%。再次是传统树形网络架构限制。传统城域网络采用树形网络架构,已经难以满足东西向流量4647上海信息化上海信息化企业案例ENTERPRISE CASE信息通信作为全球增长最快的行业之一,随着网络流量的快速增长、5G 技术的推广、网络设备的不断扩容升级,其碳排放也随着行业规模膨胀不断增长。图 1 展示了 20102030 年全球通信技术设施的电力需求,图 2 展示了 20102030年通信技术设施所需电力在全球电力需求中的比例。从中可以看出,如果没有采取高效的解决方案,继续按当前模式发展,那么到 2030 年,全球通信网络能
8、耗的 CAGR(Compound Annual Growth Rate,年均复合增长率)将达到 13%,全球通信技术设施电力需求消耗将可能达到 30715TW/h,通信设施电力需求在全球电力需求的比例会增加到51%。基于建设绿色新云网、打造绿色新运营、构建绿色生态等要求,中国电信股份有限公司上海面向“双碳”战略的绿色新型城域网建设文 高勇超随着互联网用户、业务和应用的迅猛发展,网络能耗逐年增加,上海电信新型城域网面向未来业务,以绿色、融合、敏捷、简洁、云化、智能、安全为目标有序演进,既为上海城域用户提供最具特色的先进服务,又充分考虑网络能效的优化,为实现“双碳”目标贡献企业力量。分公司(以下简
9、称“上海电信”)大力建设新型城域网,成为“双碳”战略在电信行业落地的有益探索。图1 20102030年全球通信技术设施电力需求图2 20102030年通信技术设施电力需求在全球电力需求中的比例构建云网融合的绿色新型信息基础设施为了应对全球气候变化和推动社会高质量发展,我国已将“双碳”目标上升为国家战略。2020 年 9 月,习近平总书记在第七十五届联合国大会上宣布,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值,努力争取在 2060 年前实现碳中和。实现“双碳”目标是一场艰巨的任务。中国电信积极贯彻习近平总书记关于碳达峰和碳中和的重要讲话精神,在
10、 2021 年 8 月 26 日全国低碳日举行了“节能降碳 绿色发展中国电信碳达峰、碳中和行动计划”,旨在构建云网融合的绿色新型信息基础设施,为经济社会的绿色发展提供支持。围绕建设绿色新云网、打造绿色新运营、构建绿色生态等要求,上海电信从 2020 年开始试点部署新型城域网建设,新型城域网的设计以绿色、融合、简洁、云化、高效、智能、安全为目标,以满足未来业务需求的发展趋势。经过三年建设实践,上海电信的新型城域网已经从试点、试商用逐步发展到了规模部署阶段。在第五届数字中国建设峰会云生态大会上,上海电信云宽带首次亮相,标志着以边缘云为核心,固移融合、云网一体、绿色低碳的新型城域网正式建成,上海电信
11、在家庭宽带应用方面实现了突破和业务创新。传统城域网络面临挑战传统城域网络为了提供优质的技术和服务,过去更多地关注通信设备功能性能的提升,力求获得更高的性能和可靠性,通过设备冗余配置和网络堆叠来确保用户体验和网络安全性,较少关注高能耗问题。上海电信的传统城域网络主要包括 IP 城域网、STN(Synchronous Transmission Network,同步传输网络)、固移分网建设运营,在搭建时又均设置了接入层、汇聚层及核心层,在每一层的网络上都有网络架构的辅助,增强对网络架构层运营的支持,网络设备的冗余会消耗大量能量以及后期扩容投资资源,同时也需要投入大量人力以及物力资源进行运营维护,导致
12、CAPEX(Capital Expenditure,资本支出)居高不下,OPEX(Operating Expenditure,管理支出)持续增加。从图 3 上海电信传统城域网络架构图可以看出,在“双碳”目标的背景下,传统城域网络存在以下几个问题:首先是接入带宽增长和设备扩容压力。随着接入带宽需求逐年增加,传统城域网络面临设备扩容的巨大压力。目前光宽带和 5G 等流量每年增长近 20%,规模达到 50T+,未来还将面临 6G 和FTTR(Fiber to The Remote,光纤敷设到远端节点)等双万兆流量规模的增长,设备扩容成本巨大。其次是固移业务分网承载。传统城域网络将固定和移动业务分别承
13、载在不同网络中,难以形成融合复用效应,用户分布不均,导致网络的总体利用率较低。传统城域网的平均利用率不足 50%,STN/IP RAN(IP Radio Access Network,IP 化的无线接入网)的平均利用率低于 30%。再次是传统树形网络架构限制。传统城域网络采用树形网络架构,已经难以满足东西向流量4849上海信息化上海信息化企业案例ENTERPRISE CASE增长的需求。传统网络以南北向流量为主,核心设备作为流量中枢,核心集群的功耗、散热和配套需求高,扩容和替换的难度大,网络瓶颈问题突出。最后是业务功能与设备紧耦合。传统城域网络业务层网络功能与设备紧耦合,缺乏弹性扩容能力,业务
14、接入控制设备绑定部署,导致设备数量冗余,资源利用率不均衡。Technology,信 息 与 通 信 技 术)业 务 和 AR/VR(Augmented Reality,增 强 现 实/Virtual Reality,虚拟现实)等低时延、高带宽和快速接入的发展需求。上海电信新型城域网的拓扑结构如图 4 所示。图3 上海电信传统城域网络架构图4 上海电信新型城域网络架构Server-Control Plane,虚拟宽带接入服务器控制面)以实现控制面标准化对接;在边缘云需求区设置 Leaf 节点,既满足边缘云节点快速入云的需求,又同时部署 vBRAS-UP(Virtual Remote Broadb
15、and Access Server-User Plane,虚 拟 宽带接入服务器转发面)以实现转发面标准化对接。同样,在深度边缘需求节点部署 Leaf 节点,以满足低时延业务对云资源池的快速访问需求。通过以上措施,在实现“双碳”目标的背景下,上海电信新型城域网在以下方面取得了重要进展:一是云网深度融合。通过在云网 POP 部署城域 Leaf 节点,并与城域 POD 和出口 POD 功能区对接,实现了云与网络的深度融合。基于业务量的需求,能够快速组建流量和实现快速的流量疏导。二是固移网络全面融合承载。新型城域网实现了固定网络和移动网络的全面融合承载。通过Leaf 节点的融合接入,固定和移动网络的
16、接入设备得以快速接入,并实现弹性扩展。这样能够大幅减少设备数量,提高网络效率。三是 Spine-Leaf 扁平化简洁设计。新型城域网采用了创新的积木式模块化架构。核心 Spine节点实现了横向弹性扩展,提高了网络的灵活性和可扩展性。四是网元功能云化。新型城域网实现了网元功能的云化。通过部署转控分离的虚拟宽带接入服务器(vBRAS),实现了控制面的云化和转发面的池化集中部署,实现 N:1 冗余安全保护,推动了云和网络的一体化发展。结合上海用户的整体分布、现有机房资源、地理位置、光缆情况、区域未来的发展与定位等综合考虑,上海新型城域网整体规划由 1 个出口POD+8 个区域 POD 组成,单区域
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