面向云网一体的新型城域网演进探索

面向云网一体的新型城域网演进探索

马豪杰

中国通信建设集团设计院有限公司 河南郑州 450000

摘要：城域网的发展应面向未来业务需求，以简洁、通用、高效、智能为目标演进。新型城域网可以高效、动态地连接大量的接入节点，逐步形成城域内的统一承载新平面。在演进策略方面，新型城域网的构建不是颠覆性地推倒重来，而是从现网、现状出发，基于各项技术研发进展，结合网络建设节奏，循序渐进实现平滑演进。

关键词：城域网演进；叶脊架构；云网融合；网络切片

1、引言

随着网络的融合趋势日渐明显，未来所有业务和应用都将在云上承载，“云网一体化”已成为一股不可阻挡的趋势[1]。云网融合打破传统基础网络运营牌照及资源垄断，互联网业务（OTT）云服务商开始强势介入，运营商在企业对企业（B2B）市场正在遭遇前所未有的挑战。云网一体化是将应用、云计算、网络及客户联通起来，提供一个端到端、完整、灵活、可扩展的方案。网络按照云的要求提供网络资源，而云则根据应用的需要调用网络资源[2]。

2、城域网现状及问题

如图1所示，目前运营商在城域范畴内普遍存在3种网络形态：第1种是承载公众用户宽带业务为主的IP城域网，主要采用高端路由器和交换机设备组网，网络架构多为树型或口字型的扁平化架构；第2种是综合承载4G/5G移动回传业务和政企专线的IP无线接入网/分组传送网，主要采用IPRAN/PTN系列设备组网，网络架构多为环型或口字型架构；第3种是云/数据中心内网络，设备类型以交换机为主，网络架构通常为树型架构或叶脊（Spine-Leaf）架构[3]。这3类网络在城域范畴内形成多个网络域。

图1  城域范畴内以IP设备为基础的3类网络

这种多域的树/环形网络架构在云网一体化趋势下将难以为继。一方面未来网络流量将大幅增长。另一方面，网络功能虚拟化（NFV）和5G的引入也将对城域网业务的流量、流向产生较大影响：（1）运营商在加速城域网虚拟化的节奏。虚拟宽带远程接入服务器（vBRAS）等虚拟化网元在城域网开始规模落地，通过采用基于x86服务器的虚拟化网元方式将部分大会话、小流量业务从传统硬件BRAS设备上分流到核心数据中心（DC）集中部署，城域网网元功能逐步迁入到通信技术（CT）云中，城域网业务从现有的网元间通信演变为CT云资源池服务间的通信。（2）5G提出的网络云化部署思路就是指5G用户面功能（UPF）将下沉到各级云/DC。UPF除了被部署在区域及省层面以满足互联网业务、IP多媒体子系统（IMS）/长期演进语音承载（VoLTE）业务需求外，还将分布在本地核心DC、边缘DC以及接入机房，以提供高带宽互联网业务本地化分流的能量，解决移动边缘计算（MEC）业务、高可靠低时延（uRLLC）业务对于低时延、低成本部署的需求。这势必将导致用户面流量的Mesh化和本地化，不仅带来传统的标准汇聚型的南北向流量，同时还会带来大量的分布式的东西向流量。

可以预见，未来的云网一体化中，城域内流量大幅增长，下沉节点的数量也将成百上千倍地上升，用户流量实现就近入云，大量流量将不再出城域。城域内的多域网络必然带来过多的流量绕转和大量的背靠背端口浪费等问题，同时硬件形态多样化和网络协议多样化也将给未来业务与网络部署以及运营管理带来巨大挑战。为了应对上述问题，运营商已经着手研究并探索城域网未来发展方向，面向云网一体的新型城域网成为研究的热点。

3、城域网演进方案探讨

如图2所示，新型城域网目标架构将采用通用设备组网，基于Spine-Leaf架构实现固定和移动网络的融合统一承载，同时引入FlexE、SR、EVPN等技术，提供差异化服务能力，为不同客户群提供不同等级的切片网络。基于通用硬件实现网元的统一承载，一方面可以规避设备及芯片等产业链发展不确定性的风险，另一方面也降低了同时运营多张网络的难度，提高维护效率[4]。

图2新型城域网目标架构

新型城域网的构建不是颠覆性地推倒重来，而是需要从现网现状出发，基于各项技术研发进展，结合网络建设节奏，循序渐进实现平滑演进。新型城域网演进初期可借助5G部署及网络云化契机，如通过引入虚拟化BRAS，分区域将部分小流量大并发的业务从BRAS设备上分离出来，疏导至城域核心DC中集中处理；中期将业务转发面按照业务承载需求分布到各级DC部署，业务控制面统一上收到核心DC进行集中部署，实现对业务转发面的统一控制。还可根据迁移到DC的业务量有计划地建设DC网络，构建城域内的电信云，逐步实现以

DC为核心组网的IP Fabric，同时将DC网络外延至IP城域网与IPRAN，以减少城域范畴内的流量绕转。演进后期根据业务发展规模将城域网范畴内云/数据中心网络、IP城域网和IPRAN/PTN网络融合在一起，逐步形成统一的Spine-Leaf架构，向大通道、广覆盖的统一高速转发平面方向演进。

4结束语

运营商在以数据中心为核心重构未来网络的趋势下，需要对云网端进行全面战略布局，加速云网一体化的转型，构建面向大连接、大网络、大融合的新型城域网络。需要指出的是新型城域网的建设和运营是一个循序渐进的过程，在构建及设计的过程中需要通过实践不断地对其进行总结经验和完善。当前城域网演进还处在初级阶段，需要对各项关键技术及方案进行探索和试点验证，推进技术成熟与方案落地应用。

[参考文献]

[1]何晶颖.云网融合的演进路径探索[J].电信快报,2018.

[2]李俊杰,唐建军.5G承载的挑战与技术方案探讨[J].中兴通讯技术,2018.

[3]陈运清,雷波.面向云网一体的新型城域网演进探索[J].中兴通讯技术,2018.

[4]乔楚.5G网络端到端切片技术研究[J].通信技术,2018.