屠禮彪，宋 盈，馬季春，李 彤（.中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司，北京 000；.中訊郵電咨詢?cè)O(shè)計(jì)院有限公司，北京 00048；.中國(guó)聯(lián)通智網(wǎng)創(chuàng)新中心，北京 00048）

1 城域網(wǎng)業(yè)務(wù)的演進(jìn)和對(duì)承載要求的變化

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的進(jìn)步，城域網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)有了新的變化。

從市場(chǎng)層面來(lái)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(shí)提速降費(fèi)和4K 高清視頻的普及對(duì)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(dòng)了上云和移動(dòng)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(duì)運(yùn)營(yíng)商ICT 業(yè)務(wù)開通的敏捷性以及企業(yè)到云端的體驗(yàn)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(guó)家戰(zhàn)略層面看，5G 是未來(lái)幾年驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力，運(yùn)營(yíng)商需要把5G承載作為新的戰(zhàn)略研究方向。但隨著各運(yùn)營(yíng)商不限量流量套餐的普及，傳統(tǒng)3G/4G 時(shí)代的流量經(jīng)營(yíng)模式已不再適用，因此全球運(yùn)營(yíng)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(yàn)（如超低延時(shí)）和云化即需即供。

5G 時(shí)代的新商業(yè)模式對(duì)承載網(wǎng)提出了更多新的需求，具體如表1所示。

圖1 是5G 承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖，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。

表1 5G架構(gòu)特性與需求表

2 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，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2 所示。IP 城域網(wǎng)是互聯(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 是承載移動(dòng)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。因此現(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(shí)面臨許多挑戰(zhàn)，如成本高、業(yè)務(wù)編排復(fù)雜、難以實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)融合承載等。

圖1 5G承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖2 現(xiàn)有城域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

為解決以上挑戰(zhàn)，中國(guó)聯(lián)通提出了面向5G時(shí)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(jì)思路是在城域?qū)用鏄?gòu)建一張“網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簡(jiǎn)化、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備簡(jiǎn)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)。

a）簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：采用SR/EVPN 協(xié)議，簡(jiǎn)化設(shè)備技術(shù)要求。

b）簡(jiǎn)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(shí)減少對(duì)局房資源的需求。

c）簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：采用類似Spine-Leaf 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(dòng)化、開放化的網(wǎng)絡(luò)管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)端到端的業(yè)務(wù)自動(dòng)開通，支撐智能化運(yùn)維和互聯(lián)網(wǎng)化運(yùn)營(yíng)，提升用戶體驗(yàn)。

新型城域網(wǎng)架構(gòu)將打破獨(dú)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(tái)，圖3 為獨(dú)立煙囪式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與融合承載網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)比圖，融合承載具有綜合成本低、便于實(shí)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(diǎn)。

新型智能城域網(wǎng)以運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)中心（DC）為核心模塊，通過(guò)引入城域Fabric將多個(gè)DC構(gòu)建成一個(gè)三級(jí)Spine-Leaf 架構(gòu)的綜合業(yè)務(wù)承載超級(jí)數(shù)據(jù)中心，移動(dòng)、家寬和政企就近接入DC，從而實(shí)現(xiàn)家寬、政企、移動(dòng)業(yè)務(wù)的融合承載。新型智能城域網(wǎng)架構(gòu)圖如圖4 所示，該架構(gòu)具備以下優(yōu)點(diǎn)。

圖3 獨(dú)立煙囪式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與融合承載網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)比圖

圖4 新型城域網(wǎng)架構(gòu)圖

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(jiǎn)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(jì)算就緒。邊緣云DC 和本地云DC 融合管理、可與MANO平臺(tái)集成編排。

g）向自動(dòng)化運(yùn)維演進(jìn)。標(biāo)準(zhǔn)化DC 模塊架構(gòu)便于實(shí)現(xiàn)維護(hù)自動(dòng)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(chǎng)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(diǎn)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)模進(jìn)行相應(yīng)建設(shè)，大型城域網(wǎng)4～8 個(gè)，小型城域網(wǎng)2 個(gè)即可。

2021 年以后，隨著5G 的大規(guī)模商用，智能城域網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的融合承載，形成如圖5 所示的智能城域網(wǎng)架構(gòu)。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(yùn)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(gè)方面。融合網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下3方面。

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(yùn)營(yíng)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(tái)、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)。

3 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)分段路由（SR——Segment Routing）、業(yè)務(wù)承載技術(shù)EVPN和網(wǎng)絡(luò)SDN控制器。

3.1 分段路由

圖5 智能城域網(wǎng)目標(biāo)架構(gòu)

分段路由是一種新型路由技術(shù)，具有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簡(jiǎn)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(diǎn)（見圖6），已經(jīng)得到眾多運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備廠商的支持。

2018 年SR 技術(shù)在中國(guó)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?yàn)橹袊?guó)聯(lián)通帶來(lái)差異化即需即供的云聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。企業(yè)通過(guò)自服務(wù)門戶按需實(shí)現(xiàn)不同帶寬、時(shí)延的云聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)訂購(gòu)服務(wù)，即時(shí)生效，廣受客戶好評(píng)。城域網(wǎng)引入SR技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)小，同時(shí)可以滿足綜合業(yè)務(wù)SDN網(wǎng)絡(luò)的要求。

圖6 SR技術(shù)特點(diǎn)圖

3.2 業(yè)務(wù)綜合承載EVPN技術(shù)

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分為二層專線、二層多點(diǎn)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(shí)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(lái)的EVPN 可以實(shí)現(xiàn)3 種業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載（見圖7），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(shí)EVPN 技術(shù)還帶來(lái)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。

圖7 EVPN技術(shù)介紹圖

3.3 網(wǎng)絡(luò)控制器

新型城域網(wǎng)如果要實(shí)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(guò)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(guó)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(shí)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(guò)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(shí)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(guò)北向接口為政企、移動(dòng)等業(yè)務(wù)的切片提供能力開放和自動(dòng)化編排。

4 業(yè)務(wù)的承載

新型智能城域網(wǎng)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)，新型城域網(wǎng)對(duì)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，業(yè)務(wù)開通更方便，故障維護(hù)更容易。

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(gè)由不同技術(shù)實(shí)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。如圖8 所示，新型城域網(wǎng)架構(gòu)傳送平面采用端到端的SR，業(yè)務(wù)層面采用端到端EVPN/L3VPN，所有業(yè)務(wù)終結(jié)點(diǎn)之間均可以直接到達(dá)，無(wú)需拼接，業(yè)務(wù)開通和維護(hù)會(huì)方便很多。對(duì)比傳統(tǒng)城域網(wǎng)的技術(shù)拼接方案，新型智能城域網(wǎng)端到端的承載模式會(huì)更具優(yōu)勢(shì)。

5 試點(diǎn)開展情況

為了驗(yàn)證新型智能城域網(wǎng)對(duì)現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載效果，中國(guó)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(chǎng)試點(diǎn)工程，驗(yàn)證了智能城域網(wǎng)對(duì)5G、家寬、政企業(yè)務(wù)綜合承載的可行性，為未來(lái)制定城域網(wǎng)架構(gòu)的演進(jìn)策略積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

5.1 深圳智能城域網(wǎng)試點(diǎn)方案

深圳智能城域網(wǎng)的試點(diǎn)采用了獨(dú)立組網(wǎng)與混合組網(wǎng)2 種組網(wǎng)模式，圖9 中除標(biāo)注的中興設(shè)備外均為思科設(shè)備。深圳智能城域網(wǎng)的試點(diǎn)成功驗(yàn)證了新型智能城域網(wǎng)對(duì)以下業(yè)務(wù)的綜合承載能力。

a）中興核心網(wǎng)/5G 基站與思科端到端智能城域網(wǎng)承載。

b）中興智能城域接入網(wǎng)與思科智能城域核心匯聚網(wǎng)絡(luò)互通。

c）思科+中興5G時(shí)鐘同步互通。

d）政企業(yè)務(wù)的測(cè)試：基于SR 的MPLS 二層專線、L3/L2 VPN。

e）家寬業(yè)務(wù)的測(cè)試：寬帶上網(wǎng)、IPTV。

f）核心網(wǎng)在智能城域網(wǎng)上的融合承載。

5.2 青島智能城域網(wǎng)試點(diǎn)方案

青島智能城域網(wǎng)的試點(diǎn)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，具體如圖10所示。目前已成功完成以下綜合承載測(cè)試。

a）華為5G 核心網(wǎng)+無(wú)線基站通過(guò)思科智能城域網(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)5G承載。

b）5G BBU池通過(guò)思科智能城域網(wǎng)設(shè)備承載。

c）vBRAS 通過(guò)智能城域網(wǎng)SR/EVPN 進(jìn)行承載，OLT雙上聯(lián)雙活的測(cè)試。

d）5G、政企業(yè)務(wù)切片的測(cè)試。

e）思科核心匯聚網(wǎng)絡(luò)+華為SR 接入網(wǎng)絡(luò)的承載測(cè)試。

圖8 5G政企業(yè)務(wù)承載示意圖

圖9 深圳智能城域網(wǎng)融合承載方案

f）華為5G核心網(wǎng)與智能城域網(wǎng)融合承載。

g）青島到深圳的長(zhǎng)途SR/EVPN/L3 VPN 業(yè)務(wù)實(shí)驗(yàn)。

圖10 青島智能城域網(wǎng)試點(diǎn)方案

5.3 智能城域網(wǎng)外場(chǎng)試驗(yàn)的成果總結(jié)

通過(guò)智能城域網(wǎng)的外場(chǎng)試驗(yàn)的成果可以看出，智能城域網(wǎng)具有以下特點(diǎn)。

a）新型智能城域網(wǎng)架構(gòu)可以很好地實(shí)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(shì)。

c）新型城域網(wǎng)通過(guò)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(duì)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(guò)控制器實(shí)現(xiàn)SDN差異化業(yè)務(wù)部署。

6 結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)聯(lián)通智能城域網(wǎng)外場(chǎng)試驗(yàn)表明，新型智能城域網(wǎng)架構(gòu)可以很好地實(shí)現(xiàn)5G業(yè)務(wù)、政企業(yè)務(wù)和家寬業(yè)務(wù)的融合承載，5G和云時(shí)代的到來(lái)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(shí)代城域網(wǎng)架構(gòu)的演進(jìn)開拓了思路，積累了經(jīng)驗(yàn)。