基于5G网络与SD-WAN技术的政企专线应急保障方案

吴泓霖，李宇辉

（中国移动通信集团广东有限公司东莞分公司，广东 东莞 523001）

0 引言

在运营商业务中，政企专线业务主要面向党政军、事业单位、大中型企业等政府或企业提供互联网接入、数据专线、语音专线等通信服务，此类专线主要承载政企单位面向公众的网站、服务热线以及政企单位内部敏感数据传输业务，其社会影响、战略意义、经济效益都远超单独的个人通信业务，为此，如何保障政企业务运行稳定，提高线路可用率是运营商网络运维的一大重要课题，也是影响地方社会民生的重要因素。

目前政企专线业务主要采用光纤线路作为传输媒介，通过大面积覆盖的光缆路由接入到政企单位传输机房，其敷设方法包括直埋、顶管、架空等方式[1]。随着城市化发展，各类市政施工路面浅挖、地铁建设深挖、市容市貌整治等原因造成以上三类光缆中断，无法快速抢通的情况对运营商传输网络与政企专线的影响日益增大[2-3]。传统手段是通过微波无线传输进行政企专线的应急抢通，存在施工周期长、适用范围小等问题，而近年部分运营商提出基于4G/5G网络的应急保障方案需提前建设APN网络，仅能提供三层内网接入并且IP需运营商配置，无法实现互联网、数据专线、语音专线等业务的快速切换与保障[6-9]。因此，本文结合5G网络与SD-WAN技术，研究一种支持二层隧道、可随处接入、快速切换的政企专线应急保障方案，作为光缆线路中断的临时抢通手段，提高政企专线业务的可用率。

1 5G网络应用场景

相较于以人为中心的1G至4G通信，5G网络的关注点从“人-人”互联延伸到“人-物”互联与“物-物”的智能互联，使移动通信技术在更多的行业和领域得到了发展，因此也孕育了更多的行业应用。为了满足“万物互联”要求，ITU定义了增强移动带宽（eMBB,enhanced Mobile Broadband）、高可靠与低时延通信（uRLLC,ultra-Reliable and Low Latency Communication）和大规模机器类通信（mMTC,massive Machine Type Communication）三大典型应用场景，形成用户体验速率、时延、流量密度、连接数密度、可靠性等关键性能挑战指标[4-5]。

eMBB场景的主要特征是高带宽，其最大下载速率可达到1 Gbps，可用于超高清8K视频播放、云游戏、增强现实（AR,Augmented Reality）/虚拟现实（VR,Virtual Reality）、沉浸式社交网络等大带宽需求应用；uRLLC场景的主要特征是低时延，空口时延缩短至1 ms，可用于车联网（遥控驾驶、编队行驶、无人驾驶）、无线医疗（远程诊断、远程手术）、智能制造（工业控制、联网无人机）等低时延需求应用；mMTC场景的主要特征是海量连接能力，主要面向智慧城市（智能路灯、交通、治安监控）以及智能仓储等大量终端连接需求。

上述场景中，eMBB与uRLLC的高带宽与低时延特性，与政企专线中互联网专线（大带宽）、数据专线与语音专线（低时延）的网络指标要求具备较高的契合度，结合网络切片技术对特定场景和业务需求进行网络资源的管理编排和网络功能的裁剪定制，可作为政企专线业务应急保障的无线接入网络基础。

2 SD-WAN技术特点

作为软件定义网络（SDN,Software-Defined Network）在企业广域网的主流应用，SD-WAN继承了SDN控制与转发分离、集中控制、软件定义开放接口等理念，在网络设备、软件控制、管理编排的三层架构基础上，加上云端控制器的远程调度管理，对控制转发进行分离，通过上层应用系统调度模块化软件功能，实现对企业广域网各接入设备的集中管理与自动化配置[11-12]。

在当前企业广域网的运维中，SD-WAN技术对应企业日益增长的流量爆炸、精细化管理、灵活调度的需求，可提供多种性能优势，具体包括：

2.1 灵活快捷

基于Overlay与Vxlan等主流技术，SD-WAN网络实现了在大三层网络上叠加二层网络的功能，通过各种有线/无线方式接入互联网后即可满足企业对大二层组网的需求，在企业原有数据专线中断的情况下，可以快速进行后备线路的部署，并支持灵活增减带宽[13-14]。

2.2 安全可靠

SD-WAN支持多节点、多设备、多线路的高度冗余备份方案，可通过组合多个出口线路，结合云端节点形成多个主备链路或负荷分摊链路，通过周期性的心跳检测与NQA，确保部分链路故障时可自动切换至正常链路，提供可靠的SLA保障。

2.3 高效运维

采用集中管理与统一编排机制，通过云端控制器对客户端设备进行实时监控、数据收集以及配置远程下发，配合UI图形界面，实现整个SDWAN网络的可视化监控与管理。在日常运维中，现场设备即插即用，后台图形化控制界面一键式业务配置，极大提高了网络运维效率[15]。

基于上述SD-WAN技术的特点，在政企专线出现故障需要快速抢通或临时开通时，可高效快速地完成二层通道的搭建与数据切换，并通过对接本地传输网、城域网以实现各类政企专线的保障需求。

3 结合5G与SD-WAN的政企专线应急保障方案

结合5G网络无线覆盖、高带宽、低时延的优势以及SD-WAN技术集中控制、后台下发、灵活快捷部署二层业务的能力，通过采用SD-WAN云端组网模式[10]，引入云端交换设备（Cloud Switch）接入5G核心网，并与本地传输网、城域网对接，分别通过VLAN隔离以及三层路由疏导，实现政企业务中数据专线以及互联网专线、语音专线的网络应急保障。

3.1 数据专线应急方案部署与实施

数据专线用于承载政企客户不同办公场所之间的内网数据，如客户分部办公室PC访问其总部的OA服务器进行上传下载。

针对数据专线的应急保障方案，部署Cloud Switch接入5G核心网，同步对接本地传输网汇聚PTN，通过VLAN隔离不同客户业务。政企客户端部署带5G功能的SD-WAN CPE设备，同时接入客户端PTN以及5G无线网络，经过5G网络与Cloud Switch之间建立二层隧道。集中部署SD-WAN控制器，末端CPE通过Internet与控制器建立管理通道，由控制器对CPE进行调度管理以及数据下发（详见图1）。

图1 数据专线应急保障方案

应急保障实施流程如下：

（1）正常情况下，客户内网数据流（PC访问内网服务器）通过PTN有线链路进行疏导。

（2）当出现光缆故障导致有线链路中断时，SDWAN CPE经NQA检测判断有线链路中断，自动切换主用出口，将PC访问总部服务器的流量通过5G网络二层隧道疏导至Cloud Switch。

（3）本地传输网管对客户总部PTN-分部PTN设备之间的电路进行调整，改为总部PTN-汇聚PTN，由与Cloud Switch对接的端口落地，打通应急业务。内网数据流经过客

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