冬奧開幕在即，現(xiàn)場通信網(wǎng)絡技術(shù)深度揭秘

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，主辦方對相關籌備工作進行了精心的計劃和準備。如今，歷時六年多的籌辦工作已經(jīng)進入沖刺階段。即將呈現(xiàn)給世界人民的，究竟是一個怎樣的冰雪盛會？

▊ 頂級賽事，網(wǎng)絡迎考驗

眾所周知，現(xiàn)代體育競技運動，正在融入越來越多的科技元素。世界矚目的奧運會賽場，不僅是高水平運動員的競技場，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)進入了賽場的每一個角落，是賽事能否成功舉辦的關鍵要素。

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，核心目標是打造一個融合了安全奧運（Safety）、數(shù)字奧運（Multimedia）、智能奧運（AI）、綠色奧運（Reduction）、科技奧運（Technology）的“SMART 智慧冬奧”。

S.M.A.R.T 智慧冬奧

大家可以看出來，“SMART ”目標的背后，是5G、云計算、大數(shù)據(jù)、VR/AR、人工智能等前沿信息技術(shù)的大量運用，也是對相關能力的實戰(zhàn)化考驗。

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”、“子彈時間”等視頻技術(shù)。

借助“自由視角”技術(shù)，觀眾通過電視、手機或VR設備觀看比賽時，可以自己當“導播”，隨時改變觀賽視角，全方位地欣賞比賽運動員的出色表現(xiàn)。借助“子彈時間”技術(shù)，觀眾還可以在比賽過程中“凝固時空”，感受精彩瞬間。

這種交互式、沉浸式的觀看體驗，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峻挑戰(zhàn)。

北京冬奧會的通信網(wǎng)絡，不僅在速率、帶寬和時延等性能指標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，承擔了整個賽事的通信連接重任。我們來仔細看一下，這張網(wǎng)絡是否做到了前面我們所說的“SMART”。

首先我們看一下整個網(wǎng)絡的架構(gòu)設計。

冬奧會數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡架構(gòu)

從宏觀上看，這張網(wǎng)絡采用了標準的葉脊網(wǎng)絡架構(gòu)。通過兩個MCF脊交換機節(jié)點，與20多個場館直接連接，并連通至互聯(lián)網(wǎng)區(qū)、業(yè)務管理區(qū)、媒體MPC等。對于媒體大巴等移動場景，則采用5G進行連接。

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

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

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

它在IPv6的基礎上，進行了技術(shù)體系的完善和創(chuàng)新，擁有更強的網(wǎng)絡能力，能夠提供更完美的用戶體驗。

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

“IPv6+”擁有遠超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，實現(xiàn)了網(wǎng)絡的扁平化，大幅減少了網(wǎng)絡節(jié)點，實現(xiàn)了任意Leaf（葉節(jié)點）的兩跳直達。

網(wǎng)絡節(jié)點的減少，意味著設備、機房和光纖的減少，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)絡的可靠性上，也有明顯的優(yōu)勢。它實現(xiàn)了雙節(jié)點保護，任意Leaf之間有多條不重疊的路徑可達，容災能力極強。

▊ 應用感知，切片保體驗

一張網(wǎng)絡承載多項業(yè)務，最重要的，是要保證不同優(yōu)先級業(yè)務的服務質(zhì)量。

在奧運現(xiàn)場，有不同的網(wǎng)絡用戶角色，也有不同的網(wǎng)絡應用場景。

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

這也就意味著，雖然這些業(yè)務都承載在同一個網(wǎng)絡上，但是網(wǎng)絡要能夠提供套餐式的差異化服務。

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

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

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

IPv6報頭格式

它就好像在快速包裹上貼了準確、完整的標簽，幫助網(wǎng)絡精準識別數(shù)據(jù)報文的內(nèi)容屬性。這樣一來，網(wǎng)絡就可以根據(jù)數(shù)據(jù)報文屬性的不同，提供不同的QoS，實現(xiàn)差異化的服務。

對數(shù)據(jù)報文內(nèi)容的精準識別，也可以幫助電信運營商掌握整個網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)業(yè)務的流動趨勢，更高效地進行資源協(xié)調(diào)，適時進行網(wǎng)絡擴容。

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)，可以提供確定時延、滿足大帶寬業(yè)務傳輸需求。

▊ SRv6，意圖驅(qū)網(wǎng)絡

冬奧會的骨干網(wǎng)絡采用了先進的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)報文的過程中，上層管理中心提前規(guī)劃并下發(fā)了從起點到終點的最佳路徑，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)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的一跳入云，大幅提升網(wǎng)絡傳輸效率。

本次奧運，是第一次實現(xiàn)“云上奧運”。也就是說，線下沒有專門建設奧運會獨有的數(shù)據(jù)中心或機房。奧運會所有的IT業(yè)務服務，全部部署在云端。

借助SRv6，將奧運賽場的海量接入終端應用延伸到云端，實現(xiàn)視頻轉(zhuǎn)播等業(yè)務的快速聯(lián)接上云和業(yè)務質(zhì)量保障，可以確保業(yè)務不繞路、不斷網(wǎng)、不丟包、不延誤，進一步提升了現(xiàn)場用戶的網(wǎng)絡體驗。

SRv6與SDN技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了網(wǎng)絡的開放可編程，便于業(yè)務鏈的智能編排。未來隨著APP支持SRv6，網(wǎng)絡可以真正實現(xiàn)意圖驅(qū)動。

▊ 智能運維，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。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遠高于普通網(wǎng)絡。而IPv6+，為網(wǎng)絡的安全可靠奠定了堅實的基礎。

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

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

“IPv6+”零信任對所有訪問進行認證和鑒權(quán)，并只提供最小訪問權(quán)限?；谠凭W(wǎng)安一體架構(gòu)協(xié)同威脅處置，實現(xiàn)從小時級到分鐘級的威脅遏制。

網(wǎng)絡安全性增強，并沒有增加網(wǎng)絡運維的工作量和難度。

北京冬奧會現(xiàn)場數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，不再使用LDP/RSVP-TE協(xié)議，也不需要MPLS標簽，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、知識圖譜等關鍵技術(shù)，對網(wǎng)絡進行智能運維，智能預測網(wǎng)絡故障，實現(xiàn)自動、自愈、自優(yōu)、自治的自動駕駛網(wǎng)絡，將故障恢復時間從小時級縮短到分鐘級。

▊ 結(jié)語

毫無疑問，面向未來的“IPv6+”技術(shù)，深刻地詮釋了前沿通信科技對奧運夢想的助力與支撐。基于“IPv6+”構(gòu)筑的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，將為北京奧運會的成功舉辦構(gòu)建堅實的基礎。

北京冬奧會的主題口號，是“一起向未來（Together for a Shared Future）”。

IPv6是目前全球公認的，唯一可以規(guī)模商用部署的互聯(lián)網(wǎng)升級演進方案，是下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的起點和不可逾越的階段。它就是通信技術(shù)的未來。

基于IPv6進一步演進的“IPv6+”，不僅是互聯(lián)網(wǎng)升級的必然趨勢，更是助力互聯(lián)網(wǎng)與實體經(jīng)濟深度融合、支撐數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的“基石”和“底座”。

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