冬奧開幕在即，現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)深度揭秘！

作者：小棗君 2022-01-24 12:05:51

“IPv6+”全面亮相北京奧運(yùn)，將是它承載千億聯(lián)接、實(shí)現(xiàn)萬物智聯(lián)的第一步。讓我們盡情期待“IPv6+”更精彩的未來!

還有11天，舉世矚目的北京冬奧會就將拉開大幕。

本次冬奧會，是繼2008年之后，中國再一次承辦這種世界最頂級體育盛會。這兩年全球疫情肆虐，抗疫形勢波折多變。北京冬奧能夠如期舉辦，意義極為重大，將有力提振世界各國的抗疫決心和信心，幫助早日迎來最終勝利的曙光。

北京冬奧場館

為了確保本次冬奧會的順利舉辦，主辦方對相關(guān)籌備工作進(jìn)行了精心的計(jì)劃和準(zhǔn)備。如今，歷時(shí)六年多的籌辦工作已經(jīng)進(jìn)入沖刺階段。即將呈現(xiàn)給世界人民的，究竟是一個(gè)怎樣的冰雪盛會?

頂級賽事，網(wǎng)絡(luò)迎考驗(yàn)

眾所周知，現(xiàn)代體育競技運(yùn)動，正在融入越來越多的科技元素。世界矚目的奧運(yùn)會賽場，不僅是高水平運(yùn)動員的競技場，也是酷炫黑科技的展示舞臺。

尤其是信息通信技術(shù)，歷經(jīng)數(shù)十年的高速發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入了賽場的每一個(gè)角落，是賽事能否成功舉辦的關(guān)鍵要素。

本次北京冬奧會，正值全球數(shù)字革命的轉(zhuǎn)折階段，提出了“綠色辦奧”、“共享辦奧”、“開放辦奧”、“廉潔辦奧”的全新發(fā)展理念，核心目標(biāo)是打造一個(gè)融合了安全奧運(yùn)(Safety)、數(shù)字奧運(yùn)(Multimedia)、智能奧運(yùn)(AI)、綠色奧運(yùn)(Reduction)、科技奧運(yùn)(Technology)的“SMART 智慧冬奧”。

S.M.A.R.T 智慧冬奧

大家可以看出來，“SMART ”目標(biāo)的背后，是5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、VR/AR、人工智能等前沿信息技術(shù)的大量運(yùn)用，也是對相關(guān)能力的實(shí)戰(zhàn)化考驗(yàn)。

以比賽轉(zhuǎn)播為例。為了幫助全球觀眾更好地欣賞現(xiàn)場賽事，本次冬奧會將全面采用8K超高清直播，并引入“自由視角”、“子彈時(shí)間”等視頻技術(shù)。

借助“自由視角”技術(shù)，觀眾通過電視、手機(jī)或VR設(shè)備觀看比賽時(shí)，可以自己當(dāng)“導(dǎo)播”，隨時(shí)改變觀賽視角，全方位地欣賞比賽運(yùn)動員的出色表現(xiàn)。借助“子彈時(shí)間”技術(shù)，觀眾還可以在比賽過程中“凝固時(shí)空”，感受精彩瞬間。

這種交互式、沉浸式的觀看體驗(yàn)，不僅對現(xiàn)場拍攝技術(shù)提出了很高的要求，更給視頻信號的處理和傳輸帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

北京冬奧會的通信網(wǎng)絡(luò)，不僅在速率、帶寬和時(shí)延等性能指標(biāo)上必須滿足苛刻要求，在安全性、可靠性上也要做到滴水不漏。除此之外，基于“雙碳”的國家戰(zhàn)略，通信網(wǎng)絡(luò)也必須符合低能耗的綠色環(huán)保要求。

極簡架構(gòu)，一網(wǎng)承多業(yè)

北京冬奧會數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，由中國聯(lián)通和華為公司共同建設(shè)，承擔(dān)了整個(gè)賽事的通信連接重任。我們來仔細(xì)看一下，這張網(wǎng)絡(luò)是否做到了前面我們所說的“SMART”。

首先我們看一下整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)設(shè)計(jì)。

冬奧會數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

從宏觀上看，這張網(wǎng)絡(luò)采用了標(biāo)準(zhǔn)的葉脊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。通過兩個(gè)MCF脊交換機(jī)節(jié)點(diǎn)，與20多個(gè)場館直接連接，并連通至互聯(lián)網(wǎng)區(qū)、業(yè)務(wù)管理區(qū)、媒體MPC等。對于媒體大巴等移動場景，則采用5G進(jìn)行連接。

相比以往采用不同網(wǎng)絡(luò)承載不同業(yè)務(wù)的方式，這次僅用了一張網(wǎng)絡(luò)，就實(shí)現(xiàn)了對媒體轉(zhuǎn)播、賽事報(bào)道、工作人員通信保障等多項(xiàng)業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載。這就是“一網(wǎng)承多業(yè)”。

“一網(wǎng)承多業(yè)”的背后，離不開一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的支撐，那就現(xiàn)在備受關(guān)注的“IPv6+”。

“IPv6+”是IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)的升級，是面向5G和云時(shí)代的IP網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新體系。

它在IPv6的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了技術(shù)體系的完善和創(chuàng)新，擁有更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)能力，能夠提供更完美的用戶體驗(yàn)。

本次冬奧會的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，是中國信通院認(rèn)證的第一張“IPv6+”網(wǎng)絡(luò)，也是“IPv6+”專網(wǎng)首次應(yīng)用于奧運(yùn)會。我們具體分析一下，這張網(wǎng)絡(luò)究竟是如何賦能SMART奧運(yùn)的。

“IPv6+”擁有遠(yuǎn)超IPv4的海量地址數(shù)量，不再需要“私網(wǎng)”，避免了地址轉(zhuǎn)換。它與葉脊架構(gòu)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的扁平化，大幅減少了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了任意Leaf(葉節(jié)點(diǎn))的兩跳直達(dá)。

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的減少，意味著設(shè)備、機(jī)房和光纖的減少，也意味著電能耗的下降，降低碳排放，踐行了“綠色冬奧”的理念。

葉脊架構(gòu)，在網(wǎng)絡(luò)的可靠性上，也有明顯的優(yōu)勢。它實(shí)現(xiàn)了雙節(jié)點(diǎn)保護(hù)，任意Leaf之間有多條不重疊的路徑可達(dá)，容災(zāi)能力極強(qiáng)。

應(yīng)用感知，切片保體驗(yàn)

一張網(wǎng)絡(luò)承載多項(xiàng)業(yè)務(wù)，最重要的，是要保證不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。

在奧運(yùn)現(xiàn)場，有不同的網(wǎng)絡(luò)用戶角色，也有不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景。

就像前文所說，視頻拍攝、媒體報(bào)道、工作協(xié)調(diào)、安保調(diào)度等，都需要占用通信網(wǎng)絡(luò)。這些通信需求對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的QoS(服務(wù)質(zhì)量)要求是不一樣的。

這也就意味著，雖然這些業(yè)務(wù)都承載在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，但是網(wǎng)絡(luò)要能夠提供套餐式的差異化服務(wù)。

像超高清視頻轉(zhuǎn)播業(yè)務(wù)，VR/AR全景直播，就屬于需要重點(diǎn)保障的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)。它本身的數(shù)據(jù)量就很大，對網(wǎng)絡(luò)帶寬要求極高。想要實(shí)現(xiàn)觀眾的沉浸式互動體驗(yàn)，對傳輸時(shí)延要求也很高。

傳統(tǒng)的IPv4和MPLS(Multi-Protocol Label Switching，多協(xié)議標(biāo)簽交換)技術(shù)，并不能很好地滿足需求。

IPv6的數(shù)據(jù)報(bào)文結(jié)構(gòu)升級，相比IPv4，報(bào)文內(nèi)容變得更加豐富，可以記錄更多的信息。

IPv6報(bào)頭格式

它就好像在快速包裹上貼了準(zhǔn)確、完整的標(biāo)簽，幫助網(wǎng)絡(luò)精準(zhǔn)識別數(shù)據(jù)報(bào)文的內(nèi)容屬性。這樣一來，網(wǎng)絡(luò)就可以根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文屬性的不同，提供不同的QoS，實(shí)現(xiàn)差異化的服務(wù)。

對數(shù)據(jù)報(bào)文內(nèi)容的精準(zhǔn)識別，也可以幫助電信運(yùn)營商掌握整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的流動趨勢，更高效地進(jìn)行資源協(xié)調(diào)，適時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容。

北京冬奧會數(shù)據(jù)通信網(wǎng)還采用了靈活以太網(wǎng)(FlexE)技術(shù)。這是一種基于高速以太接口實(shí)現(xiàn)SDH通道化功能的硬管道、硬隔離技術(shù)，可以提供確定時(shí)延、滿足大帶寬業(yè)務(wù)傳輸需求。

SRv6，意圖驅(qū)網(wǎng)絡(luò)

冬奧會的骨干網(wǎng)絡(luò)采用了先進(jìn)的SRv6技術(shù)。這是基于IPv6的分段路由(Segment Routing)技術(shù)。

SRv6具有前所未有的高效路徑選擇能力。在傳輸數(shù)據(jù)報(bào)文的過程中，上層管理中心提前規(guī)劃并下發(fā)了從起點(diǎn)到終點(diǎn)的最佳路徑，非常便于路徑控制與流量調(diào)優(yōu)。

SRv6無需MPLS，頭尾支持SRv6，中間只需支持IPv6，云數(shù)據(jù)中心開雙棧便可無縫云網(wǎng)融合，云隨選網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一跳入云，大幅提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。

本次奧運(yùn)，是第一次實(shí)現(xiàn)“云上奧運(yùn)”。也就是說，線下沒有專門建設(shè)奧運(yùn)會獨(dú)有的數(shù)據(jù)中心或機(jī)房。奧運(yùn)會所有的IT業(yè)務(wù)服務(wù)，全部部署在云端。

借助SRv6，將奧運(yùn)賽場的海量接入終端應(yīng)用延伸到云端，實(shí)現(xiàn)視頻轉(zhuǎn)播等業(yè)務(wù)的快速聯(lián)接上云和業(yè)務(wù)質(zhì)量保障，可以確保業(yè)務(wù)不繞路、不斷網(wǎng)、不丟包、不延誤，進(jìn)一步提升了現(xiàn)場用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。

SRv6與SDN技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的開放可編程，便于業(yè)務(wù)鏈的智能編排。未來隨著APP支持SRv6，網(wǎng)絡(luò)可以真正實(shí)現(xiàn)意圖驅(qū)動。

智能運(yùn)維，AI助安全

北京冬奧會作為世界頂級體育盛會，容不得任何差錯(cuò)。冬奧會數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，在安全性和可靠性方面的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通網(wǎng)絡(luò)。而IPv6+，為網(wǎng)絡(luò)的安全可靠奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

“IPv6+”通過網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議實(shí)現(xiàn)內(nèi)生安全，天生具備免疫能力。

在“IPv6+”網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)采用公網(wǎng)地址取代私網(wǎng)地址，惡意報(bào)文更容易被追蹤，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全可信。數(shù)據(jù)報(bào)文結(jié)構(gòu)改造升級之后，也大幅增加了攻擊者進(jìn)行偽造和竊聽的難度，強(qiáng)化了數(shù)據(jù)報(bào)文的安全性和私密性。

“IPv6+”零信任對所有訪問進(jìn)行認(rèn)證和鑒權(quán)，并只提供最小訪問權(quán)限。基于云網(wǎng)安一體架構(gòu)協(xié)同威脅處置，實(shí)現(xiàn)從小時(shí)級到分鐘級的威脅遏制。

網(wǎng)絡(luò)安全性增強(qiáng)，并沒有增加網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的工作量和難度。

北京冬奧會現(xiàn)場數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，不再使用LDP/RSVP-TE協(xié)議，也不需要MPLS標(biāo)簽，簡化了協(xié)議，管理簡單。通過與EVPN的結(jié)合，SRv6可以使得IP承載網(wǎng)簡化歸一。

結(jié)合人工智能、隨流檢測、知識圖譜等關(guān)鍵技術(shù)，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行智能運(yùn)維，智能預(yù)測網(wǎng)絡(luò)故障，實(shí)現(xiàn)自動、自愈、自優(yōu)、自治的自動駕駛網(wǎng)絡(luò)，將故障恢復(fù)時(shí)間從小時(shí)級縮短到分鐘級。