还有11天,举世瞩目的北京冬奥会就将拉开大幕。

 

本次冬奥会,是继2008年之后,中国再一次承办这种世界最顶级体育盛会。这两年全球疫情肆虐,抗疫形势波折多变。北京冬奥能够如期举办,意义极为重大,将有力提振世界各国的抗疫决心和信心,帮助早日迎来最终胜利的曙光。

 

北京冬奥场馆

 

为了确保本次冬奥会的顺利举办,主办方对相关筹备工作进行了精心的计划和准备。如今,历时六年多的筹办工作已经进入冲刺阶段。即将呈现给世界人民的,究竟是一个怎样的冰雪盛会?

 

▊ 顶级赛事,网络迎考验

 

众所周知,现代体育竞技运动,正在融入越来越多的科技元素。世界瞩目的奥运会赛场,不仅是高水平运动员的竞技场,也是酷炫黑科技的展示舞台。

 

尤其是信息通信技术,历经数十年的高速发展,已经进入了赛场的每一个角落,是赛事能否成功举办的关键要素。

 

本次北京冬奥会,正值全球数字革命的转折阶段,提出了“绿色办奥”、“共享办奥”、“开放办奥”、“廉洁办奥”的全新发展理念,核心目标是打造一个融合了安全奥运(Safety)、数字奥运(Multimedia)、智能奥运(AI)、绿色奥运(Reduction)、科技奥运(Technology)的“SMART 智慧冬奥”。

 

S.M.A.R.T 智慧冬奥

 

大家可以看出来,“SMART ”目标的背后,是5G、云计算、大数据、VR/AR、人工智能等前沿信息技术的大量运用,也是对相关能力的实战化考验。

 

以比赛转播为例。为了帮助全球观众更好地欣赏现场赛事,本次冬奥会将全面采用8K超高清直播,并引入“自由视角”、“子弹时间”等视频技术。

 

借助“自由视角”技术,观众通过电视、手机或VR设备观看比赛时,可以自己当“导播”,随时改变观赛视角,全方位地欣赏比赛运动员的出色表现。借助“子弹时间”技术,观众还可以在比赛过程中“凝固时空”,感受精彩瞬间。

 

这种交互式、沉浸式的观看体验,不仅对现场拍摄技术提出了很高的要求,更给视频信号的处理和传输带来了严峻挑战。

 

北京冬奥会的通信网络,不仅在速率、带宽和时延等性能指标上必须满足苛刻要求,在安全性、可靠性上也要做到滴水不漏。除此之外,基于“双碳”的国家战略,通信网络也必须符合低能耗的绿色环保要求。

 

 

▊ 极简架构,一网承多业

 

北京冬奥会数据通信网,由中国联通和华为公司共同建设,承担了整个赛事的通信连接重任。我们来仔细看一下,这张网络是否做到了前面我们所说的“SMART”。

 

首先我们看一下整个网络的架构设计。

 

冬奥会数据网的网络架构

 

从宏观上看,这张网络采用了标准的叶脊网络架构。通过两个MCF脊交换机节点,与20多个场馆直接连接,并连通至互联网区、业务管理区、媒体MPC等。对于媒体大巴等移动场景,则采用5G进行连接。

 

相比以往采用不同网络承载不同业务的方式,这次仅用了一张网络,就实现了对媒体转播、赛事报道、工作人员通信保障等多项业务的统一承载。这就是“一网承多业”。

 

“一网承多业”的背后,离不开一项关键技术的支撑,那就现在备受关注的“IPv6+”。

 

 

“IPv6+”是IPv6下一代互联网的升级,是面向5G和云时代的IP网络创新体系。

 

它在IPv6的基础上,进行了技术体系的完善和创新,拥有更强的网络能力,能够提供更完美的用户体验。

 

本次冬奥会的数据通信网,是中国信通院认证的第一张“IPv6+”网络,也是“IPv6+”专网首次应用于奥运会。我们具体分析一下,这张网络究竟是如何赋能SMART奥运的。

 

“IPv6+”拥有远超IPv4的海量地址数量,不再需要“私网”,避免了地址转换。它与叶脊架构相结合,实现了网络的扁平化,大幅减少了网络节点,实现了任意Leaf(叶节点)的两跳直达。

 

网络节点的减少,意味着设备、机房和光纤的减少,也意味着电能耗的下降,降低碳排放,践行了“绿色冬奥”的理念。

 

叶脊架构,在网络的可靠性上,也有明显的优势。它实现了双节点保护,任意Leaf之间有多条不重叠的路径可达,容灾能力极强。

 

▊ 应用感知,切片保体验

 

一张网络承载多项业务,最重要的,是要保证不同优先级业务的服务质量。

 

在奥运现场,有不同的网络用户角色,也有不同的网络应用场景。

 

就像前文所说,视频拍摄、媒体报道、工作协调、安保调度等,都需要占用通信网络。这些通信需求对网络服务的QoS(服务质量)要求是不一样的。

 

 

这也就意味着,虽然这些业务都承载在同一个网络上,但是网络要能够提供套餐式的差异化服务。

 

像超高清视频转播业务,VR/AR全景直播,就属于需要重点保障的高优先级业务。它本身的数据量就很大,对网络带宽要求极高。想要实现观众的沉浸式互动体验,对传输时延要求也很高。

 

传统的IPv4和MPLS(Multi-Protocol Label Switching,多协议标签交换)技术,并不能很好地满足需求。

 

IPv6的数据报文结构升级,相比IPv4,报文内容变得更加丰富,可以记录更多的信息。

 

IPv6报头格式

 

它就好像在快速包裹上贴了准确、完整的标签,帮助网络精准识别数据报文的内容属性。这样一来,网络就可以根据数据报文属性的不同,提供不同的QoS,实现差异化的服务。

 

对数据报文内容的精准识别,也可以帮助电信运营商掌握整个网络中数据业务的流动趋势,更高效地进行资源协调,适时进行网络扩容。

 

北京冬奥会数据通信网还采用了灵活以太网(FlexE)技术。这是一种基于高速以太接口实现SDH通道化功能的硬管道、硬隔离技术,可以提供确定时延、满足大带宽业务传输需求。

 

 

▊ SRv6,意图驱网络

 

冬奥会的骨干网络采用了先进的SRv6技术。这是基于IPv6的分段路由(Segment Routing)技术。

 

SRv6具有前所未有的高效路径选择能力。在传输数据报文的过程中,上层管理中心提前规划并下发了从起点到终点的最佳路径,非常便于路径控制与流量调优。

 

SRv6无需MPLS,头尾支持SRv6,中间只需支持IPv6,云数据中心开双栈便可无缝云网融合,云随选网,实现数据的一跳入云,大幅提升网络传输效率。

 

本次奥运,是第一次实现“云上奥运”。也就是说,线下没有专门建设奥运会独有的数据中心或机房。奥运会所有的IT业务服务,全部部署在云端。

 

借助SRv6,将奥运赛场的海量接入终端应用延伸到云端,实现视频转播等业务的快速联接上云和业务质量保障,可以确保业务不绕路、不断网、不丢包、不延误,进一步提升了现场用户的网络体验。

 

SRv6与SDN技术相结合,实现了网络的开放可编程,便于业务链的智能编排。未来随着APP支持SRv6,网络可以真正实现意图驱动。

 

▊ 智能运维,AI助安全

 

北京冬奥会作为世界顶级体育盛会,容不得任何差错。冬奥会数据通信网,在安全性和可靠性方面的要求远远高于普通网络。而IPv6+,为网络的安全可靠奠定了坚实的基础。

 

“IPv6+”通过网络层协议实现内生安全,天生具备免疫能力。

 

在“IPv6+”网络中,节点采用公网地址取代私网地址,恶意报文更容易被追踪,增强了网络的安全可信。数据报文结构改造升级之后,也大幅增加了攻击者进行伪造和窃听的难度,强化了数据报文的安全性和私密性。

 

“IPv6+”零信任对所有访问进行认证和鉴权,并只提供最小访问权限。基于云网安一体架构协同威胁处置,实现从小时级到分钟级的威胁遏制。

 

网络安全性增强,并没有增加网络运维的工作量和难度。

 

北京冬奥会现场数据网络,不再使用LDP/RSVP-TE协议,也不需要MPLS标签,简化了协议,管理简单。通过与EVPN的结合,SRv6可以使得IP承载网简化归一。

 

结合人工智能、随流检测、知识图谱等关键技术,对网络进行智能运维,智能预测网络故障,实现自动、自愈、自优、自治的自动驾驶网络,将故障恢复时间从小时级缩短到分钟级。

 

▊ 结语

 

毫无疑问,面向未来的“IPv6+”技术,深刻地诠释了前沿通信科技对奥运梦想的助力与支撑。基于“IPv6+”构筑的数据通信网络,将为北京奥运会的成功举办构建坚实的基础。

 

北京冬奥会的主题口号,是“一起向未来(Together for a Shared Future)”。

 

IPv6是目前全球公认的,唯一可以规模商用部署的互联网升级演进方案,是下一代互联网发展的起点和不可逾越的阶段。它就是通信技术的未来。

 

基于IPv6进一步演进的“IPv6+”,不仅是互联网升级的必然趋势,更是助力互联网与实体经济深度融合、支撑数字经济高质量发展的“基石”和“底座”。

 

“IPv6+”全面亮相北京奥运,将是它承载千亿联接、实现万物智联的第一步。让我们尽情期待“IPv6+”更精彩的未来!