聯(lián)通智能城域網(wǎng)，到底有什么特別？

時間：2021-04-05 13:17:02

關(guān)鍵字：中國聯(lián)通 5G 城域網(wǎng)

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[導(dǎo)讀]5G時代的新商業(yè)模式，對承載網(wǎng)提出了更多新的需求。和4G網(wǎng)絡(luò)相比，大帶寬、云網(wǎng)融合、網(wǎng)絡(luò)SDN能力是5G承載的關(guān)鍵。

編者注：本文轉(zhuǎn)載自《郵電設(shè)計技術(shù)》，原標(biāo)題：中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)架構(gòu)探討與實踐。為便于閱讀，小棗君進(jìn)行了排版調(diào)整和文字刪減。

▉ 城域網(wǎng)業(yè)務(wù)的演進(jìn)與挑戰(zhàn)

城域網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)，有了新的變化。

從市場層面來看，家庭寬帶光纖到戶的滲透率已經(jīng)趨近飽和，業(yè)務(wù)收入進(jìn)入穩(wěn)定期。同時，提速降費和4K高清視頻的普及，對于家寬業(yè)務(wù)的帶寬提出了更高的要求。

大量政企客戶啟動了上云和移動優(yōu)先的戰(zhàn)略，企業(yè)ICT云化服務(wù)不斷涌現(xiàn)（如混合云、云聯(lián)網(wǎng)、SDWAN、云安全等），這些對運營商ICT業(yè)務(wù)開通的敏捷性，以及企業(yè)到云端的體驗和業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量，都提出了更高的要求。

4G移網(wǎng)業(yè)務(wù)也已經(jīng)趨近飽和，ARPU值已接近甚至低于家寬業(yè)務(wù)的收入。

從國家戰(zhàn)略層面看，5G是未來幾年驅(qū)動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動力，運營商需要把5G承載作為新的戰(zhàn)略研究方向。

但隨著各運營商不限量流量套餐的普及，傳統(tǒng)3G/4G時代的流量經(jīng)營模式已不再適用，因此全球運營商基本確立了5G新贏利模式即政企行業(yè)應(yīng)用、差異化體驗（如超低延時）和云化即需即供。

5G時代的新商業(yè)模式，對承載網(wǎng)提出了更多新的需求。和4G網(wǎng)絡(luò)相比，大帶寬、云網(wǎng)融合、網(wǎng)絡(luò)SDN能力是5G承載的關(guān)鍵。

▉ 新型城域網(wǎng)架構(gòu)的探討

現(xiàn)有城域?qū)用娲嬖诙鄰埦W(wǎng)，每張網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)也不同。

IP城域網(wǎng)：互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)絡(luò)，主要承載業(yè)務(wù)包括家庭寬帶、互聯(lián)網(wǎng)專線等。

IPRAN：承載移動網(wǎng)基站回傳流量的網(wǎng)絡(luò)，也用于承載大客戶數(shù)據(jù)專線接入業(yè)務(wù)。

CE網(wǎng)絡(luò)：主要用于核心網(wǎng)等專業(yè)的業(yè)務(wù)網(wǎng)元間業(yè)務(wù)承載、流量疏通。

由上可見，現(xiàn)有的城域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在承載5G大帶寬、云化、云網(wǎng)融合、SDN業(yè)務(wù)時面臨許多挑戰(zhàn)，如成本高、業(yè)務(wù)編排復(fù)雜、難以實現(xiàn)云網(wǎng)融合承載等。

為解決以上挑戰(zhàn)，中國聯(lián)通提出了面向5G時代的 固移融合 、 云網(wǎng)一體 、 物理+虛擬 的新型城域網(wǎng)架構(gòu)。

新架構(gòu)的設(shè)計思路，是在城域?qū)用鏄?gòu)建一張 “網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡化、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簡化、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備簡化、網(wǎng)絡(luò)控制和網(wǎng)絡(luò)管理智能化” 的面向5G業(yè)務(wù)的融合承載的新型智能城域網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)的特點： a）簡化的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：采用SR/EVPN協(xié)議，簡化設(shè)備技術(shù)要求。 b）簡化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：引入通用芯片的SR轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，大幅降低建設(shè)成本，提供網(wǎng)絡(luò)流量疏通能力，同時減少對局房資源的需求。 c）簡化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：采用類似 Spine-Leaf（葉脊網(wǎng)絡(luò)）的架構(gòu)，降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度。 d）智能化的網(wǎng)絡(luò)管控：構(gòu)建智能化、自動化、開放化的網(wǎng)絡(luò)管控系統(tǒng)，實現(xiàn)端到端的業(yè)務(wù)自動開通，支撐智能化運維和互聯(lián)網(wǎng)化運營，提升用戶體驗。

新型城域網(wǎng)架構(gòu)，將打破獨立 煙囪式 的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，建設(shè)融合承載網(wǎng)絡(luò)平臺。

融合承載，具有綜合成本低、便于實現(xiàn)云網(wǎng)融合和云網(wǎng)協(xié)同、業(yè)務(wù)開通速度快和業(yè)務(wù)維護(hù)復(fù)雜度低等優(yōu)點。

新型智能城域網(wǎng)以運營商數(shù)據(jù)中心（DC）為核心模塊，通過引入城域Fabric，將多個DC構(gòu)建成一個三級Spine/Leaf（葉脊網(wǎng)絡(luò)）架構(gòu)的綜合業(yè)務(wù)承載超級數(shù)據(jù)中心。

移動、家寬和政企就近接入DC，從而實現(xiàn)家寬、政企、移動業(yè)務(wù)的融合承載。

新型智能城域網(wǎng)架構(gòu)，具備以下 優(yōu)點 ：

a）完全滿足業(yè)務(wù)云化、DC化的承載要求。 b）采用標(biāo)準(zhǔn)模塊DC架構(gòu)，規(guī)劃簡單、上線速度快。 c）架構(gòu)可以根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展按需分裂擴(kuò)容。 d）靈活南北向(橙色鏈路)、東西向流量（綠色鏈路）規(guī)劃和擴(kuò)容。 e）靈活的業(yè)務(wù)布放：業(yè)務(wù)可以布放到任意DC。 f）邊緣計算就緒：邊緣云DC和本地云DC融合管理、可與MANO平臺集成編排； g）向自動化運維演進(jìn)：標(biāo)準(zhǔn)化DC模塊架構(gòu)便于實現(xiàn)維護(hù)自動化。

城域網(wǎng)業(yè)務(wù)初期（到2020年底），5G還未大規(guī)模商用，邊緣云的業(yè)務(wù)場景還不明確，城域網(wǎng)業(yè)務(wù)主要在本地DC中完成終結(jié)。

所以，智能城域網(wǎng)初期主要建設(shè)重點，在以本地DC為核心的城域Fabric系統(tǒng)。邊緣DC位置主要部署流量匯聚設(shè)備，將固網(wǎng)、移網(wǎng)業(yè)務(wù)流量接入本地DC模塊。本地DC模塊數(shù)量根據(jù)城域網(wǎng)規(guī)模相應(yīng)建設(shè)，大型城域網(wǎng)4~8個，小型城域網(wǎng)2個即可。

2021年以后，隨著5G的大規(guī)模商用，智能城域網(wǎng)將實現(xiàn)業(yè)務(wù)的融合承載，形成如下圖所示的智能城域網(wǎng)架構(gòu)：

MER：Metro Edge Router，城域網(wǎng)邊緣路由器

MCR：Metro Core Router，城域網(wǎng)核心路由器

融合網(wǎng)絡(luò)可以體現(xiàn)在固移網(wǎng)絡(luò)的融合和統(tǒng)一，管控和調(diào)度的融合和統(tǒng)一，運維服務(wù)的融合和統(tǒng)一，業(yè)務(wù)的融合和統(tǒng)一以及數(shù)據(jù)信令和協(xié)議的融合和統(tǒng)一幾個方面。

融合網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢：

a）降低建網(wǎng)成本：融合網(wǎng)絡(luò)減少了不同割裂網(wǎng)絡(luò)間的背靠背設(shè)備和鏈路，增加?xùn)|西流量減少南北流量，降低核心路由器CR端口的利用率，減少CR投資。

b）提升網(wǎng)絡(luò)運營能力：融合網(wǎng)絡(luò)使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信令和協(xié)議，開通業(yè)務(wù)不需要進(jìn)行多協(xié)議拼接和信令轉(zhuǎn)換，使跨域和端到端調(diào)度不再成為開通業(yè)務(wù)的難題。

c）提升網(wǎng)絡(luò)開放能力：融合網(wǎng)絡(luò)將網(wǎng)絡(luò)打造成統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一信令、統(tǒng)一拓?fù)涞哪Ｊ?，為部署統(tǒng)一的SDN控制器和編排器提供了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

▉ 智能城域網(wǎng)新技術(shù)

智能城域網(wǎng)在大帶寬低成本承載的情況下，為了滿足SDN的控制需求，引入了新的底層傳送技術(shù)SR、業(yè)務(wù)承載技術(shù)EVPN和網(wǎng)絡(luò)SDN控制器。

SR分段路由

分段路由（SR，Segment Routing）是一種新型路由技術(shù)，具有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簡化、SDN流量調(diào)度能力強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)速度快等優(yōu)點（見圖6），已經(jīng)得到眾多運營商和設(shè)備廠商的支持。

2018年SR技術(shù)在中國聯(lián)通產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（CUII）商用。

作為開放多廠商混合組網(wǎng)的核心技術(shù)，SR能夠為中國聯(lián)通帶來差異化即需即供的云聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。企業(yè)通過自服務(wù)門戶按需實現(xiàn)不同帶寬、時延的云聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)訂購服務(wù)，即時生效，廣受客戶好評。城域網(wǎng)引入SR技術(shù)風(fēng)險小，同時可以滿足綜合業(yè)務(wù)SDN網(wǎng)絡(luò)的要求。

業(yè)務(wù)綜合承載EVPN

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分為二層專線、二層多點VPN和三層VPN等多種形態(tài)，每種業(yè)務(wù)都采用不同的承載技術(shù)方案實現(xiàn)。二層專線（VPWS）、二層VPN（VPLS）和三層VPN(MPLS L3VPN)的業(yè)務(wù)部署及維護(hù)都很復(fù)雜。

近幾年發(fā)展起來的EVPN，可以實現(xiàn)3種業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載，可大幅降低網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的復(fù)雜度，加快業(yè)務(wù)的發(fā)展。

同時，EVPN技術(shù)還帶來一些額外的創(chuàng)新業(yè)務(wù)，如二、三層混合VPN，二層VPN多活接入能力等。

網(wǎng)絡(luò)控制器

新型城域網(wǎng)如果要實現(xiàn)快速的業(yè)務(wù)編排，控制器起關(guān)鍵作用。

控制器可以把上層業(yè)務(wù)的需求轉(zhuǎn)換為抽象化的業(yè)務(wù)模型（基于YANG模型），并通過南向接口將業(yè)務(wù)需求轉(zhuǎn)化為設(shè)備配置下發(fā)到多廠家的物理或虛擬化網(wǎng)元。

中國聯(lián)通產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)2018年完成了自研網(wǎng)絡(luò)控制器的商用，已經(jīng)可以實現(xiàn)異廠家控制器控制多廠家設(shè)備，即控制器和SDN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備雙解耦、雙備份。通過在城域網(wǎng)引入控制器配合骨干網(wǎng)控制器和跨域的業(yè)務(wù)編排器就可以實現(xiàn)城域網(wǎng)內(nèi)部、城域網(wǎng)之間的業(yè)務(wù)統(tǒng)一編排。

網(wǎng)絡(luò)控制器通過北向接口為政企、移動等業(yè)務(wù)的切片提供能力開放和自動化編排。

▉ 業(yè)務(wù)的承載

以5G行業(yè)應(yīng)用業(yè)務(wù)編排為例。

傳統(tǒng)城域網(wǎng)需要將接入、邊緣云、城域網(wǎng)、本地云、骨干IP承載網(wǎng)、區(qū)域云等多個由不同技術(shù)實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拼接，業(yè)務(wù)編排和業(yè)務(wù)維護(hù)均非常復(fù)雜。

新型城域網(wǎng)架構(gòu)，傳送層面采用端到端SR技術(shù)，業(yè)務(wù)層面采用端到端的L3VPN/EVPN技術(shù) ，對于二、三層業(yè)務(wù)的承載不需要像傳統(tǒng)城域網(wǎng)那樣進(jìn)行多段不同技術(shù)的拼接，所有業(yè)務(wù)終結(jié)點之間均可以直接到達(dá)，業(yè)務(wù)開通和維護(hù)會方便很多。

▉ 試點開展情況

為了驗證新型智能城域網(wǎng)對現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載效果，中國聯(lián)通總部聯(lián)合廣東、北京、山東、江蘇、重慶等省公司開展了智能城域網(wǎng)的外場試點工程，驗證了智能城域網(wǎng)對5G、家寬、政企業(yè)務(wù)綜合承載的可行性，為未來制定城域網(wǎng)架構(gòu)的演進(jìn)策略積累了實踐經(jīng)驗。

深圳智能城域網(wǎng)試點方案

深圳智能城域網(wǎng)的試點采用了獨立組網(wǎng)與混合組網(wǎng)的兩種組網(wǎng)模式，上圖中除標(biāo)注的中興設(shè)備外均為思科設(shè)備。

青島智能城域網(wǎng)試點方案

青島智能城域網(wǎng)的試點采用了匯聚直掛BBU和匯聚接入異廠家混合組網(wǎng)的2種組網(wǎng)模式。

▉ 結(jié)束語

中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)的外場試驗，展現(xiàn)出諸多優(yōu)勢： a）新型智能城域網(wǎng)架構(gòu)可以很好地實現(xiàn)5G、政企、家寬業(yè)務(wù)的融合承載。 b）新型城域網(wǎng)具有容量大、架構(gòu)先進(jìn)的優(yōu)勢。 c）新型城域網(wǎng)通過融合承載可以節(jié)省大量機(jī)架空間，減少電力消耗。 d）新型城域網(wǎng)可對云業(yè)務(wù)提供更好的集成承載能力。 e）控制器的引入大大加快了業(yè)務(wù)開通速度，通過控制器實現(xiàn)SDN差異化業(yè)務(wù)部署。

5G和云時代的到來，正在或已經(jīng)顛覆很多傳統(tǒng)技術(shù)體系架構(gòu)和商業(yè)模式。本文所探討的創(chuàng)新型智能城域網(wǎng)架構(gòu)，為5G時代城域網(wǎng)架構(gòu)的演進(jìn)開拓了思路，積累了經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)：
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作者簡介：

屠禮彪，畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，高級工程師，碩士，主要從事數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、建設(shè)和管理等工作。宋盈，畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，高級工程師，碩士，主要從事數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計和研究測試等工作馬季春，畢業(yè)于鄭州大學(xué)，高級工程師，碩士，主要從事數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)咨詢、規(guī)劃、設(shè)計工作李彤，畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，高級工程師，碩士，主要從事數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)、技術(shù)管理等工作。