十年一诺:一张SPN获奖证书背后的技术征途

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今天,每一个国人都能理解将核心技术与国际标准话语权掌握在自己手中的必要性与重要性。但技术自主权不会凭空而至,一项核心科技从无到有、从研发到商用、从国内领先到国际标准,一点点进步都凝聚着无数人的心血。

以通信技术为例,网络联接是数字时代的关键基础设施,技术自主权不容有失。2024年中国通信学会科学技术奖一等奖,就颁给了“基于以太网内生TDM的切片分组网(SPN)关键技术和规模应用”。

以往通信行业的标准技术,先有国际标准再有国内标准。而SPN技术,是先有国内标准再有国际标准。这说明,SPN技术不是翻译引进国外技术,而是由中国移动主导的系统性原创技术,首次以成体系的技术主导国际标准,这在整个行业都是极少见的。

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2016年起,中国通信标准化协会(CCSA)启动承载网新技术研究,中国移动牵头承担国家科技重大专项课题,SPN技术经过了研发验证、国际标准化、规模建网、规模商用等一道道环节,终成联接千行百业的数智底座。

中国通信人以十载光阴,践行了对国之重托的承诺,兑现了“网络强国”战略的使命必达,以可靠网络守护亿万民众的数字生活。SPN相关成果获得中国通信学会科学技术奖一等奖,实至名归。

而我们想透过这张获奖证书,进一步追问,中国通信人究竟是怎样一步步取得这样的成就?他们为什么而努力?基于SPN技术来构建数智时代的联接底座,对于国家和社会又意味着什么?

让我们一起走进SPN的十年纪事,走进中国通信人的技术征途。

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SPN技术为什么重要,答案要从一个更本质的问题中寻找:为什么时代需要一种新的移动承载网技术。

近三十年来,无线通信网络经历了1G~5G五个代际的演进。将无线基站与核心网连接起来的,就是移动回传网络,这也是承载领域技术的竞争焦点。5G时代,承载网面临的业务需求更为多样化,要满足超大带宽、超低时延、端到端切片、安全可靠等新需求,业务呼唤新的传输范式。

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SPN技术正是一道业务传输范式的分水岭。

SPN之前,传统承载技术方案都是单一的,要么是第一代传输范式TDM技术,可保障业务质量的极致可靠性;要么是第二代传输范式以太网分组转发技术,可实现业务的高效承载。但是将TDM和以太网技术融合,传统承载技术仅能提供两种芯片或两种板卡的简单叠加方案,而TDM和以太网两个机制又水火不相容,简单叠加的传统方案,根本无法规模部署、应用。

面对未知挑战,中国移动的专家团队协同以华为作为代表的产业链伙伴,聚焦这一核心课题,首创了以太网内生TDM多维融合转发的方案,将TDM和以太网技术,优雅、简洁地和谐融合,打造了全新的第三代传输范式。2017年10月,中国移动首次提出满足5G移动通信业务的承载网技术——SPN。

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这种首创的先进理念,以及衍生的系列配套机制,为中国在国际标准化组织中获得了空前的主导优势,最终写入国际标准,打破技术壁垒,实现承载网领域国际标准对国内标准的首次引用。同时,中国通信产业界精诚合作,同心勠力,快速研制芯片、原型机验证、国家拨款项目验证,最后由中国移动顺利完成网络的全面部署应用。

至此,承载新范式完成代际演进、创新,SPN登上了历史舞台,正式开启了SPN的时代。

2024年科学技术一等奖,之所以授予“基于以太网内生TDM的切片分组网(SPN)关键技术和规模应用”,是SPN作为新一代承载网,具有以下优势:

首先,从理念上,高屋建瓴地率先提出了“以太网内生TDM”的多维融合转发系统架构,实现了从L1到L3的和谐融合共生;领先的理念占据优势话语权,围绕核心机制创新,提出了城域传送网(MTN)层网络、接口协议、帧结构和信号处理机制,支持软硬灵活切片和超低时延转发,搭建业务的立体交通体系;为实现业务的可靠承载,进一步提出了新型段路由的标签类型和随流检测机制,解决了超大规模IP网络端到端面向连接组网问题;构建基于SDN的管、控、析三位一体的编排体系,实现集中化的智能调度,相当于搭建了交通体系的信号灯体系,让业务数据可以在SPN这个立体交通体系里高效通行。

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上述技术突破,让SPN首次在传输领域实现了软硬切片的灵活提供和基于切片的差异化业务承载。也因此,SPN成为业内率先支持硬切片和软切片的5G传输技术,并构筑了中国移动面向ToC、ToB和ToH场景的差异化承载优势。

在那个5G牌照尚未发放的技术混沌期,中国通信人敢于面向下一代网络和行业数字化升级需求,科学技术一等奖所嘉奖的,不仅仅是一种技术行为,更是:前瞻眼光。

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网络商用,标准先行。在SPN之前,中国在移动承载通信领域还没有以原创系统性技术体系主导国际标准的先例。主要有几方面的原因:

一是技术后发。在1G和2G时代,主要采用由美国等西方国家提出并主导的SDH/MSTP技术进行传输,中国当时处于跟随地位。

二是合作开发。3G和4G时代,中国移动采用PTN技术进行承载,这使得中国主导的PTN技术与美国主导的PSN技术并驾齐驱,处于并跑状态,但PTN也不是中国整体性原创技术,在其中借鉴了西方提出的MPLS技术。

三是认知壁垒。国际标准组织中,很多席位都由国外专家担任,也有一些介入5G承载网领域研究的国外电信运营商、设备商、芯片商的代表等,希望延缓中国主导的标准的进程。固有偏见和复杂博弈,给中国技术的国际标准化带来障碍。

业内高层人士曾回忆道,SPN技术方案在SG15立项,涉及面广、推动难度大、协调工作量大。

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2017年6月,ITU-T SG15全会期间,中国向会议提交了关于5G承载网标准立项的文稿,这是“中国5G承载方案”正式亮相国际组织。SPN作为一种全新的技术,面临着非常高的理解、说服门槛,受到不少国外专家、ITU部分管理层的质疑,提出了很多尖锐的问题。比如海外标准老专家对整个SPN标准比较抗拒,也有专家认为SPN技术不可行、没有价值等。

幸好,当时中国通信行业已经培养了众多高端技术人才,逐步进入该领域的世界前列,其中也包括国际标准化高端人才。他们在SPN国际标准化工作中,领衔承担超过七成的20余个Editor席位,做出重要贡献,主导20余项标准的制定和立项,获取150余项专利授权,其中国际专利达45项,并有30余项专利写入国际标准。中国移动李晗,就是其中佼佼者。

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(中国移动研究院 李晗)

李晗曾与团队一起将基于国际标准衍生而来的PTN标准推向国际,克服重重困难才实现了我国在承载网国际标准方面的突破。而针对SPN技术的国际标准化工作,则是从国内原生走向国外,难度倍增。但李晗所在的标准化团队没有放弃希望,把握每个会的讨论机会,提交了数百篇文稿,阐述SPN的技术框架、基本原理和各项关键问题,终于得到了ITU管理层的回应。

2018年10月,ITU-T SG15全会期间,中国代表团成员围绕SPN技术理念、架构、方案及技术细节等做了深入详尽的探讨,主动向ITU管理层介绍了中国关于SPN技术仿真实验的情况和测试结果,最终在这次全会上,成功立项SPN核心的G.8312(MTN接口)标准。

此后,国内标准团队做了大量的标准推进工作,产业链精诚合作,勠力同心,终于在2020年9月的 ITU-T SG15全会上,基于国内已臻成熟的SPN标准体系,中国移动联合业界合作伙伴主导的3项MTN系列标准制定完成,正式批准通过。

值得一提的是,经过国内产业界的认真分析和据理力争,MTN标准最大限度地保留了SPN的技术特征,保障了中国产业界的先发优势和核心利益,也获得了国际标准组织的认可。

至此,SPN/MTN成为ITU-T继SDH、OTN之后的新一代承载网技术体系,解锁了两个“第一次”:

一是首次由中国企业开创了移动承载网的一个新的发展方向,标志着中国在5G传输技术领域处于国际领先水平;

二是中国在移动承载通信领域,首次以成体系的技术主导国际标准,涵盖了SPN/MTN的所有技术要求,在ITU-T完成MTN接口、架构、管理、设备、保护、演进、同步等7项完整的国际标准系列立项。

科学技术一等奖的奖状上,铭刻的第二个词是:勇闯无人区。

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有了标准,下一步就是加速SPN网络部署,让全社会与千行百业用起来,以新一代承载网来支撑业务应用创新。

中国移动计划建设部邹洪强介绍了SPN网络从初期部署到规模应用的历程。

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(中国移动计划建设部 邹洪强)

自2019年5G元年起,中国移动统筹全国全网布局,启动SPN设备集采,持续开展现网规模部署。截至目前,中国移动构建了技术领先、全球规模最大的SPN承载网络,现网运行SPN设备数量超过40万端,承载了超过240万个5G基站,覆盖31省330+本地网,已稳定运行超五年。同时,加强了5G回传SPN和4G回传PTN网络间的协同,充分发挥SPN技术先进和PTN覆盖面广的优势,分场景高效承载5G业务。

中国移动SPN网络不仅为5G网络规模覆盖做出了关键贡献,且向综合业务承载网进一步演进。

政务、金融、电力能源等行业用户对网络基础设施的稳定性、可靠性要求极高,SPN切片专网高度适配该需求。并且,基于在5G移动承载方面的成功经验,SPN网络已在行业用户构筑了信任的基石,为行业应用做好了充分的准备。

规模应用不仅要行业用户信得过,还要让他们用起来、用得好。中国移动找到了两个关键的创新锚点:

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第一个锚点:行业场景化。面向政企、交通、税务、医疗等垂直场景,推出针对性的SPN专线产品和解决方案,更好地赋能千行百业数智化转型。

2022年6月,中国移动推出了SPN切片专线产品,具有专属可信、安全可靠、泛在灵活、智慧运维等特点,有效支撑行业应用创新。

比如政务领域,广东移动联合华为在广东清远,基于以太网内生TDM技术,积极研究和推进IPv6+赋能的SPN技术方案应用,借助“IPv6+”超宽、广联接、确定性和低时延等能力维度,扩展5G应用范围,提升体验,探索新质互联网在政务领域的应用,成功部署了端到端SPN政企专网。

税务领域,陕西移动联合中国移动设计院、华为打造SPN金税切片专网,基于广覆盖网络,网点灵活接入,快开通;SPN+5G固移融合,空地互备,业务高可靠承载;端到端切片使能,业务专属通道高安全,助力税务业务数字化体验升级。

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(中国移动发布SPN切片专线)

第二个锚点:数智新基建。发展数字经济,算力网络是关键引擎,近年来,东数西算、全国一体化算力网络等国家战略正扎实推进。中国移动依托在数字基建、网络技术上的既有优势,开拓数智化为核心的第二增长曲线。在2024中国移动算力网络大会上,SPN作为算力网络新基建的重要组成部分正式发布系列成果,打造业界首创“零卡顿”“零中断”“零等待”的差异化算力输送服务。

其中,SPN通过MTN 细粒度切片技术创新、末端小型化 SPN 设备、分布式算力互联及边缘算力接入技术以及业务灵活调度及可视技术,持续构筑领先业界的算间智联和灵活入算能力,满足千行万业智能化所带来的差异化的新需求。

以网强算,SPN技术助力数智基建的建设;聚焦场景,SPN专线产品加速行业数字化转型升级。通过这两个锚点,中国移动的SPN网络正触达千行百业,实现规模应用。

市民经由SPN政务专网办成一件实事,村卫生所通过SPN网络发起一次远程问诊,SPN承载网托举着无数人在数字时代的点滴幸福。科学技术一等奖的第三个颁奖词,应该是:服务于社会的美好数智生活。

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所有过往,皆是序章。从2016承接国家项目,到2025规模应用,中国移动用近十年时间深耕细作,不断创新,携SPN/MTN系列技术方案,走出了一条“面向国家重大需求、依托国家重大专项、深度实施技术创新、带动引领产业发展、主导成为国际标准”的科技创新路线。

未来,SPN将在更多行业中推广应用,助力各行各业实现数字化转型。同时,通过与其他前沿技术的结合,SPN将进一步发挥其在智能通信领域的优势。

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透过这张证书,我们能看到SPN的技术远征,中国移动的十年一诺,用“言必信、行必果”的硬核奋斗,回应着时代和国家对自主创新的深切呼唤。面向未来,SPN的故事也是一张写满确定性的路线图,它让我们确信:中国移动持续引领的技术实力,是确定的;中国通信产业崛起的事实,是确定的;中国产业链的完整与团结,是确定的。

这些确定性,支撑着中国通信人而今迈步从头越。在先进而坚实的网络底座上,一定能建设好数智中国。

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