面向企业的高品质OTN专线网络白皮书.pdf

华为专有信息 版权所有 华为技术有限公司 i 面向企业的 高品质 OTN 专线网络白皮书 华为专有信息 版权所有 华为技术有限公司 i 版权所有 华为技术有限公司 2018。 保留一切权利。 非经本公司书面许可，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本文档内容的部分或全部，并不得以任何形式传播。 商标声明 和其他华为商标均为华为技术有限公司的商标。 本文档提及的其他所有商标或注册商标，由各自的所有人拥有。 注意 您购买的产品、服务或特性等应受华为公司商业合同和条款的约束，本文档中描述的全部或部分产品、服务或特性可能不在您的购买或使用范围之内。除非合同另有约定，华为公司对本文档内容不做任何明示或默示的声明或保证。 由于产品版本升级或其他原因，本文档内容会不定期进行更新。除非另有约定，本文档仅作为使用指导，本文档中的所有陈述、信息和建议不构成任何明示或暗示的担保。 华为技术有限公司 地址： 深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼 邮编： 518129 网址： huawei 客户服务邮箱： supporthuawei 客户服务电话： 4008302118 面向企业的高品质 OTN 专线网络白皮书 目 录 华为专有信息 版权所有 华为技术有限公司 ii 目 录 1 为什么企业专线需要网络低时延？ . 1 1.1 时延 +带宽 =网络体验，高端网络服务对于时延更加敏感 . 2 1.1 时延是持续提升网络体验的关键，是精品网络体验的瓶颈 . 3 1.2 网络时延直接关乎企业利益 . 4 1.3 低时延企业专线是电信运营商差异化竞争的利器 . 5 2 运营商如何针对企业专线建设低时延网络？ . 8 2.1 规划：低时延资源精准投放 . 8 2.1.1 “维聪热力分 析”实现时延精准规划 . 8 2.1.2 采用 OTN/WDM 技术以降低时延 . 9 2.1.3 OTN/WDM 设备下沉至网络边缘，简化网络架构 . 10 2.2 保障：设备时延稳定可靠 . 11 2.2.1 OTN 设备时延性能稳定 . 11 2.2.2 ASON+WSON 多重路径保障低时延 . 12 2.3 管理：时延实时监控、灵活管理配置 . 13 2.3.1 标准 测试 +OTDR 双重保证高精度端到端时延监控 . 13 2.3.2 TSDN 端到端优化网络路径，精准管理时延 . 14 2.4 销售：网络低时延精细化、可视化的销售策略 . 16 2.4.1 构建“双时延圈”，实现精细化、可视化的低时延销售 . 17 2.4.2 交通路径时延圈为未来时延业务拓展提供具体指导 . 19 3 华为低时延网络解决方案 . 21 4 可规划、可保障、可管理、可销售是运营商企业专线业务中的四大关键特质 . 23 面向企业的高品质 OTN 专线网络白皮书 1 为什么企业专线需要网络低时延？ 华为专有信息 版权所有 华为技术有限公司 1 1 为什么企业 专线需要网络低时延？ 时延的重要性最早来自于上世纪金融行业的高频交易需求，之后随着 5G、网络云化等新型业务的兴起，低时延要求逐渐被普及到常规建网需求中。因此关于低时延性能对于网络体验究竟有怎样的影响，我们应当如何建设低时延网络，以及低时延网络将如何作用于光通信产业等等，这些都是当前业界急需深入讨论的话题。 2016 年，华为发布了华为 MS-OTN 低时延解决方案白皮书详细描述了传输网络中的时延构成因素以及降低传输时延的技术手段。本文我们希望继续深入探讨该话题，面向高品质低时延网络市场，基于之前白皮书所讨论的诸多技术，我们在现有产业环境中应该如何加以利用呢？ 相比于带宽，目前业界对于时延的理解和研究并不充分，一个明显的市场现象是：在现有网络运营商所提供的连接服务中，对于带宽大小和服务保障都有明确量化的规定以及多样化的服务类型，但关于网络时延的规定上就比较宽泛。一个客观原因是，网络时延本身是一个非常复杂的问题，涉及网络的多个层次（应用软件、通信协议、数据交换、数据传输等）和繁杂的设备种类（客户终端、网络接入设备、服务器、传输设备等），存在量化的困难。另一个原因是，带宽对于用户体验的影响是非常容易理解的，但时延对于网络体验的影响则相对隐蔽，市场上更普遍认为网络体验取 决于带宽 应用软件响应时延 网络传输时延。 面向企业的高品质 OTN 专线网络白皮书 1 为什么企业专线需要网络低时延？ 华为专有信息 版权所有 华为技术有限公司 2 1.1 时延 +带宽 =网络体验，高端网络服务对于时延更加敏感 事实上，最终客户的网络体验是网络时延 +带宽的综合效果，从网络吞吐量的计算公式 1可以看出： ( , ) 其中， Throughput 代表网络吞吐量，表示单位时间内网络中实际可以通过的数据量；BW（ Bandwidth）代表网络带宽，相当与网络吞吐量的上限； RTT（ Round Trip Time）代表用户发出视频需求到内容服务器返回内容到用户之间的往返时间； MSS（ Maximum Segment Size）表示每个信息段最大的长度； P 代表丢包率。可以看出，带宽实际上是代表了网络吞吐量的最大能力，而用户实际体验到的传输带宽是由网络吞吐量决定，与时延成反比，在带宽足够大的前提下，时延越小，吞吐量越大。 图 1-1 时延、丢包率对于网络吞吐量的影响分析，来自 Webtorials 1 “The macroscopic behavior of the TCP congestion avoidance algorithm” by Mathis, Semke, Mahdavi & Ott in Computer Communication Review, 27(3), July 1997 面向企业的高品质 OTN 专线网络白皮书 1 为什么企业专线需要网络低时延？ 华为专有信息 版权所有 华为技术有限公司 3 如上图所示，研究机构 Webtorials基于该理论做了更加详细的分析 2：当丢包率在 0.1%与 1%的时候，假设 MSS=1420 bytes，网络吞吐量随着往返时延（ RTT）的增大显著下降，从 50ms 到 200ms 吞吐量下滑 75%，而网络丢包率越小，网络吞吐量对于时延的变化越为敏感。这说明对于一些高价值丢、包率较小的网络服务（如精品企业专线），网络时延将严重影响用户体验，高网络时延将使网络吞吐量大打折扣。 1.1 时延是持续提升网络体验的关键，是精品网络体验的瓶颈 根据 Google 研究显示 3，带宽与时延对于特定用户体验的影响是不同的。以网页加载时间为例，不考虑丢包，固定网络时延为 60ms 的环境下，当带宽从 1Mbps 增大到2Mbps 的时候，页面加 载时间降幅达到 50%，但是当带宽持续增加超过 5Mbps 之后，网页加载时间变化非常少。事实上，当网络带宽从 5Mbps 增加到 10Mbps，网页加载时间仅仅提升了 5%。当网络带宽固定在 5Mbps，不考虑丢包，随着网络时延从 200ms降低到 20ms，网页的加载时间保持线性降低。由此可见，当实际带宽小于应用所需带宽时，带宽提升能够大幅提升用户体验，而当实际带宽提升至超出应用所需带宽水平的时候，进一步提升带宽对已提升网络体验的效果就不那么明显了，而通过提升时延则能够明显改进体验，进一步提升网络质量。 2 “The Requirement to Rethink the Enterprise WAN”, Webtorials, 2015 3 “High Performance Browser Networking”, Chapter 10, by Ilya Grigorik, 2013 面向企业的高品质 OTN 专线网络白皮书 1 为什么企业专线需要网络低时延？ 华为专有信息 版权所有 华为技术有限公司 4 图 1-2 带宽与时延对于网页 加载时间的影响 目前全球范围内，无论是个人还是企业用户，几十兆到百兆接入的服务已经比较普遍，随着未来联接设备的增多、网络应用的多样化、 4K 视频服务、 AR/VR、在线游戏等大带宽需求的普及，带宽也必然还需要进一步提升。然而当带宽达到一定程度之后，进一步提升带宽带来的受益将大幅缩减，此时应当转向优化网络时延以获得持续提升网络体验的进步空间。同时，对于大部分优质的精品网络服务，带宽通常都能够得到优先保证，提升服务竞争力以及进一步提高用户体验的关键将取决于网络时延的水平。 1.2 网络时延直接关乎企业利益 网络时延对 金融交易系统至关重要，尤其在以程序化操作为主的高频交易中，广泛采用高品质的金融专线，几乎不计成本地要求时延越低越好，因为即使是领先于市场毫秒量级的时延优势，也能够获得巨大的市场优势。在美国咨询公司 TABB Group 的研究报告指出，对于一个在美国电子交易市场的交易公司而言，如果其交易系统处理时间（包括传输时延）比竞争对手慢 5 毫秒（ ms），它将损失 1%的利润，如果慢 10ms，则损失扩大到 10%4。 4 “ High-Frequency Trading Is 77% of UK Market“, The TABB Group LLC report, January 2011 面向企业的高品质 OTN 专线网络白皮书 1 为什么企业专线需要网络低时延？ 华为专有信息 版权所有 华为技术有限公司 5 除了金融行业之外，大量的互联网企业的业务也与网络时延状况极度强相关 5： 视频服务 Akamai：缓冲时间增加 1%将导致用户平均观看视频的时间减少 14min Conviva：视频质量不佳的情况下， 92%的用户不会看完完整视频 社交网站 Facebook：时延增加 1s 将损失 6%的流量 Linkedin：时延增加 1s 将损失 15%的流量 在线购物： Amazon：页面载入时间增加 100ms，将导致 1%的销售下滑 互联网及搜索服务： Bing：时延增加 1s 将导致收入下滑 2.8% Google：页面载入时间从 400ms 变为 900ms 导致流量减少 20% Yahoo：时延增加 400ms 导致 59%的流量下滑 一些政府、能源、医疗、银行等机构的关键业务都依赖于严格的低时延线路 67，比如政府部门的数据中心热备份，银行组织内部网络及数据中心双活备份，电力行业中的继电保护线路，矿业企业的安全监测系统、医疗行业中的影像传输、远程手术的技术等等 1.3 低时延企业专线是电信运营商差异化竞争的利器 如今电信行业的竞争越发激烈，运营商们将面临来自以下三方面的挑战： 1. 同行竞争白热化：电信服务逐渐走向同质化白热化的阶段，许多运营商对于个人、企业用户都推出了类似的大带宽网络服务，导致价格 战在所难免。 5 “ Mega Datacenters Flood Networks with Data Traffic”， LightCounting report， 2017 6 “A Modern Approach to Enterprise Private Line Services”， IHS Markit report， 2017 7 “Monetizing high performance, low latency networks”， OVUM report， 2017 面向企业的高品质 OTN 专线网络白皮书 1 为什么企业专线需要网络低时延？ 华为专有信息 版权所有 华为技术有限公司 6 2. 政府、产业规划方向：未来网络增速降费的趋势难以阻挡，比如中国政府正在全国推动提速降费的整体规划，传统基于带宽的销售方式将被弱化，进而影响运营商原有的商业模式。 3. 新玩家的进入：云化时代还给电信市场引入了更多的玩家，如 OTT，这些新玩家们能够给市场提供不同程度的互联网服务，他们具有雄厚的资本实力、软件实力、和极其灵活优秀的创新能力，势必会对电信行业带来巨大影响。 因此，电信产业需要基于差异化竞争策略，发展新的商业模式，寻求突破，以避免陷入价格战的泥潭。低时延网络专线可能成为运营商差异化竞争的重要切 入口： 4. 需求方面：市场上存在广泛的低时延需求，如前文所述，越来越多的企业关键业务都需要基于低时延网络。到 2020 年截止，全球的专线业务的市场空间将以年复合增长率约 10%的增速达到 730 亿美元 8，其增速远高于运营商整体收入的增长，意味着未来企业业务在运营商收入中的占比将普遍大幅提升。同时 , 相关调查显示 9，企业在诸如文件存储、网页浏览、资料共享、下载服务、远程 VPN 等业务需求上平均愿意额外支付 25%的费用用来降低网络时延，以提升工作效率，并且有 27%的企业用户认为时延将成为未来专线服务中的重要考量。随着企业上 云逐步普及，未来快速增长企业专线市场中，低时延网络特性将成为网络产品的重要竞争力之一。 5. 运营商存在的优势：网络低时延很大程度上是与网络拓扑、光纤部署、传输设备等基础设施相关，作为现有网络管道的建设者与经营者，网络基础设施是运营商的优势资源，丰富的光纤网络、站点资源能够让运营商在优化和管理端到端网络时延上具有更大的优势。 6. 市场现状：当前市场上的网络产品在低时延特性方面依然较弱，从网络的架构到运营都缺乏对于时延特性可量化的精准管理，存在市场空缺。 运营商如何构建网络低时延特性呢？我们认为应当从以下 4方面 (“ PGM2” )进行考虑： 规划（ Plan）：建网初期就考虑网络低时延的规划，在站点、光纤部署上考虑靠近价值用户，以降低时延，同时对每一段链路的时延都进行精准计划。 保证（ Guarantee）：要求所有网络设备在任何时候都具有稳定的时延，零时延抖动以确保各链路时延能够按照规划落实。 8 “Ethernet Services Forecast”， OVUM， 2015 9 华为调研数据 面向企业的高品质 OTN 专线网络白皮书 1 为什么企业专线需要网络低时延？ 华为专有信息 版权所有 华为技术有限公司 7 管理（ Manage）：网络控制层需要有针对时延监管、优化的匹配算法，能够实现时延策略的灵活调整。 销售（ Monetize）：从业务需求出发，推行差异化的时延能力，实现网络时延精细化、可视化的销售。运营商明白自己有什么，最终用户明白自己在 买什么。