陳勇，張宏輝，瞿修賢

（中國電信股份有限公司臺州分公司，浙江 臺州 318000）

0 引言

政企專線業(yè)務(wù)是指運營商利用豐富的傳輸網(wǎng)資源，為政企客戶提供有保障的高質(zhì)量傳輸通道，滿足客戶不同地點之間數(shù)據(jù)透明傳送的需求，能夠為客戶提供各種不同速率的數(shù)字專用電路。近年來，我國進入數(shù)字化服務(wù)新時代，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟快速發(fā)展，政企客戶對政企專線的需求量也在快速增加，政企專線承載的業(yè)務(wù)也越發(fā)重要，關(guān)系著客戶的生產(chǎn)、經(jīng)營、辦公等重要活動，客戶對政企專線的穩(wěn)定性提出了更高的要求。

1 政企專線運維現(xiàn)狀

雖然政企專線的數(shù)量在快速增長，但政企客戶滿意率并沒有明顯提升，綜合分析近三年的政企專線故障情況，發(fā)現(xiàn)光纜故障占比高達36.7%，達到三分之一以上，且平均修復時長高達3.56h，據(jù)此可見，光纜故障是影響政企專線客戶滿意率的主要原因之一。

目前，解決光纜故障主要依靠搶修隊伍去現(xiàn)場進行斷點測試，人工逐段尋找中斷點位置，再根據(jù)現(xiàn)場情況確定能否直接進行熔接搶通，如果不能直接熔接，則需要重新布放光纜再進行熔接搶通。這種光纜搶修應急方式不僅耗費大量的人力物力，而且故障處理恢復時間也非常長，嚴重影響政企專線客戶的使用體驗。

如何快速恢復政企專線業(yè)務(wù)，降低光纜故障的恢復時長，減少對客戶業(yè)務(wù)的影響范圍是目前政企專線運維所亟需解決的問題之一。傳統(tǒng)的方法是通過兩條不同物理路由的光路，采用組環(huán)或主備的方式進行保護，這種方式開通政企專線的成本較高（設(shè)備、端口資源、線路等），運營商的投資壓力大，且現(xiàn)實中一般很難做到兩條光纜完全不同的物理路由。本文主要研究利用4G與5G兼容定制網(wǎng)建立應急數(shù)據(jù)傳輸通道，實現(xiàn)不同地點之間政企專線功能，快速恢復業(yè)務(wù)。

2 4G與5G兼容定制網(wǎng)的特點

21世紀20年代是5G的時代，在國家政策指引下，國內(nèi)三大運營商正全力建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)，作為新基礎(chǔ)設(shè)施的核心組成部分。截至2021年6月底，中國已建成96.1萬個5G基站，占世界的70%以上，在全球移動通信產(chǎn)業(yè)代際更替方面首次處于世界領(lǐng)先水平。但由于5G基站的覆蓋范圍要比4G基站小很多，因此在今后的一段時間內(nèi)，4G和5G將依然共存。

結(jié)合4G網(wǎng)絡(luò)的廣覆蓋和5G的大帶寬、低時延特性，通過4G/5G融合的UPF/GW-U網(wǎng)元，對接5GC核心網(wǎng)控制面和4G/5G基站，提供4G與5G兼容定制網(wǎng)。針對特定5G用戶簽約專用DNN（Data Network Name），并在5GC核心網(wǎng)控制面網(wǎng)元完成相關(guān)配置，可以實現(xiàn)：5G簽約用戶從4G基站接入，MME基于專用DNN，以及5G簽約訴求，選擇融合的SMF/GW-C和專用的UPF/GW-U網(wǎng)元；5G簽約用戶從5G基站接入，AMF基于專用DNN選擇融合的SMF/GW-C和專用的UPF/GW-U網(wǎng)元；專用的UPF/GW-U網(wǎng)元上針對專用DNN配置VPN實例和IP地址池，可以給5G簽約用戶分配動態(tài)IP地址或靜態(tài)的指定IP地址；專用的UPF/GW-U網(wǎng)元通過傳輸專線連接到指定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，最終實現(xiàn)5G簽約用戶跟指定網(wǎng)絡(luò)的連通。

4G與5G兼容定制網(wǎng)的特點：（1）廣域的4G與5G兼容。鑒于目前5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍不全，以及5G終端價格較高，還有很多場景需要使用4G網(wǎng)絡(luò)，4G與5G兼容定制網(wǎng)能支持4G和5G互操作，適用性廣，能支持4G和5G模式下的各種終端設(shè)備。（2）高隔離，高安全。通過切片、定制DNN，區(qū)分數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)并進行路由隔離，結(jié)合高質(zhì)量的傳輸專線隔離，保障客戶業(yè)務(wù)體驗和數(shù)據(jù)的安全性[1]。

3 應急保障部署方案

利用4G與5G兼容定制網(wǎng)的特點，來研究解決政企專線應急保障的方案。該方案主要解決政企專線所使用的光纜出現(xiàn)中斷故障或原上聯(lián)的MSTP、IPRAN/STN/PTN、OTN等傳輸設(shè)備出現(xiàn)故障時，可以立即通過4G與5G兼容定制網(wǎng)快速建立點到點的應急數(shù)據(jù)傳輸通道快速恢復政企專線業(yè)務(wù)，待光纜或設(shè)備故障修復后，再切換至原先正常的政企專線電路使用業(yè)務(wù)。應急保障方案的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

硬件部署：（1）在本地網(wǎng)核心機房預先部署一臺局端路由器，跟MSTP、IPRAN/STN/PTN、OTN等傳輸網(wǎng)絡(luò)建立互聯(lián)電路，同時與4G/5G融合的UPF/GW-U網(wǎng)元也建立互聯(lián)電路，作為通過4G與5G兼容定制網(wǎng)快速開通的應急數(shù)據(jù)傳輸電路與原傳輸網(wǎng)絡(luò)之間的中繼設(shè)備。（2）當政企專線單端出現(xiàn)光纜中斷或傳輸設(shè)備故障，且短時間無法及時搶通的情況下，可以由客戶支撐工程師將4G/5G路由器放置到客戶端機房，并將客戶網(wǎng)絡(luò)原先的上聯(lián)線路改到4G/5G路由器，通過局端路由器和客戶端4G/5G路由器建立的應急數(shù)據(jù)傳輸通道，快速恢復政企專線業(yè)務(wù)[2]。

建立三層VPN通道：申請專用的定制DNN，并在4G/5G融合的UPF/GW-U網(wǎng)元上配置對應的VPN實例及IP地址池；對客戶端4G/5G路由器使用的5G手機卡簽約專用的定制DNN并綁定VPN實例和靜態(tài)指定的IP地址；配置4G/5G融合的UPF/GW-U網(wǎng)元與局端路由器的互聯(lián)IP地址段；通過VPN實例、專用定制DNN、互聯(lián)電路，打通客戶端4G/5G路由器和局端路由器三層VPN通道[3-4]。

建立虛擬專用隧道：在建立的三層VPN通道的基礎(chǔ)上構(gòu)建出虛擬的數(shù)據(jù)傳輸隧道，目的是將用戶數(shù)據(jù)直接封裝在隧道中，使得用戶數(shù)據(jù)不被泄露，透明傳輸，實現(xiàn)政企專線的業(yè)務(wù)功能，實現(xiàn)技術(shù)有多種?？梢圆捎肰XLAN技術(shù)，基于IP網(wǎng)絡(luò)、采用“MAC in UDP”封裝形式的二層VPN技術(shù)。也可以采用EoIP技術(shù)，IP傳輸層之間的以太網(wǎng)隧道協(xié)議，是 MikroTik RouterOS的自有協(xié)議。也可以采用VLL/PW技術(shù)，是建立在MPLS技術(shù)上的點對點二層隧道技術(shù)。同時在構(gòu)建的虛擬專用隧道外再通過GRE over IPSec的VPN隧道對數(shù)據(jù)進行加密和驗證，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽啃?，實現(xiàn)政企專線的安全需求。

數(shù)據(jù)傳輸路徑：政企專線一端的客戶數(shù)據(jù)，經(jīng)客戶CE傳到4G/5G路由器的接口，通過接口綁定虛擬專用隧道，將客戶數(shù)據(jù)傳到局端路由器，局端路由器通過靈活配置可以將此隧道的數(shù)據(jù)發(fā)送給MSTP、IPRAN/STN/PTN、OTN等傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過傳輸網(wǎng)將客戶數(shù)據(jù)發(fā)送給原先政企專線的對端，反之亦然[5]。

性能測試：在局端路由器和客戶端4G/5G路由器兩端掛表測試，配置同一網(wǎng)段的IP地址；使用32字節(jié)數(shù)據(jù)包進行1000次ping測試，4G網(wǎng)絡(luò)下平均時延為22.86ms，5G網(wǎng)絡(luò)下平均時延為11.98ms；使用1440字節(jié)數(shù)據(jù)包進行1000次ping測試，4G網(wǎng)絡(luò)下平均時延為30.14ms，5G網(wǎng)絡(luò)下平均時延為21.57ms?？梢?，5G網(wǎng)絡(luò)下的傳輸平均時延相比4G網(wǎng)絡(luò)能夠減少10-15ms，網(wǎng)絡(luò)性能更好，但總體來說4G和5G基本都能滿足政企專線的性能需求。

適用場景：（1）快速排障，政企專線出現(xiàn)光纜故障或原上聯(lián)的傳輸設(shè)備故障場景下作為應急搶通手段，可以大幅降低對政企客戶業(yè)務(wù)的影響時間，提升客戶體驗；（2）快速開通，政企客戶需要開通政企專線的地點存在光纜不具備或難以快速布放的問題，而客戶業(yè)務(wù)又急于使用的情況下，可以作為政企專線端點快速開通的手段；（3）備份鏈路，如果客戶業(yè)務(wù)對政企專線的穩(wěn)定性和安全性要求比較高，對專線中斷零容忍的情況下，可以使用政企專線做主用，使用4G與5G兼容定制網(wǎng)的應急數(shù)據(jù)傳輸通道做備用，采用主備自動倒換方式，提高客戶業(yè)務(wù)的安全性[6]。

4 結(jié)論

利用4G與5G兼容定制網(wǎng)解決政企專線應急保障的方案是在政企專線實際運維中針對故障處理時間較長、搶修措施較落后、運維成本較高、嚴重影響政企客戶滿意率等情況下提出的故障快速恢復方案。該方案主要利用4G網(wǎng)絡(luò)的廣覆蓋和5G網(wǎng)絡(luò)的大帶寬、低時延特性相結(jié)合，支持對接多種傳輸網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)隔離、數(shù)據(jù)傳輸安全、覆蓋面廣及方案建設(shè)成本低等特點，可以適用快速排障、快速開通、備份鏈路等多種場景。目前該方案已成功應用于黨政軍、金融、教育等政企行業(yè)，極大的提升了政企專線的品牌影響力。