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目前隨著運營商FBB（固網寬帶）和MBB（移動寬帶）業務的融合發展，傳統電信固定業務城域網與無線業務承載網正向FMC（固定移動融合）演進。新業務尤其是視頻業務的快速發展和普及，導致網絡承載的流量迅速攀升，帶寬需求激增，業務部署更復雜。越來越多的運營商意識到網絡要簡化、扁平化，希望利用新技術降低CAPEX，簡化業務部署和運維流程。
黨中央、國務院高度重視5G、干兆光網建設和IPv6規?；渴?。2021年工業和信息化部貫徹落實黨中央、國務院決策部署，分別印發了《“雙干兆”網絡協同發展行動計劃(2021-2023年)》和《IPv6流量提升三年專項行動計劃(2021-2023年)》。
《“雙干兆”網絡協同發展行動計劃(2021-2023年)》指出，計劃用3年時間，基本建成全面覆蓋城市地區和有條件鄉鎮的“雙干兆”網絡基礎設施，實現固定和移動網絡普遍具備“干兆到戶”能力。5G和干兆光網用戶加快發展，高帶寬應用進一步融入生產生活，典型行業干兆應用模式形成示范等?！禝PV6流量提升三年專項行動計劃(2021-2023年)》以流量提升為主要目標，以提升用戶體驗、營造IPv6良好發展環境為出發點，堅持發展與安全并舉，聚焦問題、分類施策，從基礎設施、應用生態、終端、安全4個方面提出13項工作要求和任務舉措。在應用生態方面，重點提及推進IPv6網絡及應用創新，鼓勵各相關企業加大IPv6分段路由(SRv6)等“IPv6+”網絡技術創新力度，開展IPv6網絡和應用創新的規模商用。
傳統城域網承載方案
國內運營商的傳統城域網主要有兩張網：一是承載固定寬帶、IPTV/VOD電視、固定電話語音和政企大客戶專線等固網業務的IP城域網，二是承載2G/3G/4G/5G等移網業務回傳的IP承載網。如圖1所示，傳統IP城域網主要以FTTX組網(BRAS-OLT-ONU)作為主流光接入方案，承載家寬、固話、電視及政企專線等固網業務，而無線基站回傳網主要采用路由器IPRAN方案或PTN/SPN環網承載。
圖1 傳統城域網組網
除了上述IP城域網、IP承載網及政企專線等網絡獨立部署外，中國廣電部分省網還可能存在VOD承載網、DVB承載網等多張獨立部署的業務承載專網。隨著國家“雙干兆”及IPv6規?；渴鹜七M，大帶寬和新技術正在驅動傳統城域網進行迭代演進，而多網并存的架構勢必帶來網絡建設維護、升級改造的成本倍增，使得建網投資得不到充分利用。長期以來，傳統城域網面臨業務部署慢、上線周期長、流量調度難、靈活性缺乏、網絡管理手段少、運維管理難度大、網絡開放能力弱，以及無法適應業務對網絡的要求等問題。
同時，隨著5GC、CDN等邊緣計算方案下沉布局，城域網流量從城域外轉向城域內，流量模型由傳統的南北縱向為主，轉為南北縱向與東西橫向的全互聯流量模型。高清視頻、視頻直播、在線教育、元宇宙等業務提出大帶寬、低時延、高可靠的需求，新業務的發展對未來城域網提出了快速響應、靈活部署、差異部署、安全可靠等網絡要求。
運營商網絡演進路線
隨著5G商用以及產業互聯網的發展落地，云網融合已經是大勢所趨，未來所有業務和應用都將上云承載，云網一體化已成為不可阻擋的趨勢。云網一體化架構需要將應用、云計算、網絡及用戶聯通起來，提供一個端到端、完整、靈活、可擴展的新型城域網組網方案。同時，為了有效利用和保護建網投資，城域網多業務統一承載勢在必行，驅動傳統城域網必須集約化融合演進，實現存量網絡融合、多業務統一承載。
中國電信：向新型城域網綜合承載演進
從2020年開始，中國電信依托STN網絡向新型城域網Spine+Leaf架構演進，5G to C、5G to B、固網家寬業務及云專線業務后續由新型城域網綜合承載。5G STN承載網toC業務與聯通共建共享，解決廣覆蓋問題，降低投資壓力。
中國聯通：智能城域網架構，業務綜合承載
中國聯通針對家寬固網和5G to B以及云業務，在2021年末和2022年展開綜合承載試點。智能城域網設計目標新業務技術驅動網絡成本節約即綜合承載，一網多用，降低投資壓力。5G to C業務與中國電信共建共享，解決廣覆蓋的問題。
中國移動：3張網絡專網專用
中國移動以“業務極致體驗”為核心建網，3張網專網專用，分別承載云網、固網和移網3種業務。移動回傳SPN網絡為5G回傳定制化網絡，年投資近百億元，固網和專線業務無法完全復用承載，部署了定制化SR-TP隨道技術、FelxE網絡切片技術等。
IP城域網演進思路
隨著近些年數據中心、云計算、移動互聯網的快速發展，用戶除了基本上網需求外，對業務的豐富性和體驗感要求越來越高，但目前運營商主要還是提供網絡的互聯互通，網絡和業務基本上是割裂的，帶來了增量不增收、業務交付慢、競爭壓力大等問題。目前在5GC、中心云、邊緣計算等新業務帶來的承載技術要求驅動下，建議未來城域網的演進思路從用戶、流量、網絡、市場等現網多個維度的實際情況出發，分析省網IP城域網的業務現狀及發展趨勢，堅持以業務需求為驅動，以集約建設為原則，“開源節流”布局IP城域網的多業務融合和新技
術演進規劃，具體考慮因素如圖2所示。
圖2 集約化演進思路
IP城域網演進架構
面對當前云網融合的算力網絡發展和固移融合的全業務運營趨勢，對城域網進行重構與升級以滿足業務轉型需求，已經成為運營商的普遍共識。新一代城域網應具備以下網絡能力。
1. 網絡編程：基于用戶業務進行靈活的網絡定制編程。
2. 全局調度：管理系統基于整網流量進行調度和調整。
3. 開放網絡：打破傳統網絡設備封閉的管理控制方式，集約快速部署構建整個網絡。
4.智能運維：網絡接口開放，可支持開發豐富的運維應用，簡化運維和部署。
5.資源可視化：實時監控網絡資源情況，實現整網資源可視化。
基于以上要求，國內運營商借鑒數據中心網絡已經成熟的無阻塞交換架構解決方案，啟動了以Spine-Leaf架構為核心的新型城域網演進工作。如圖3所示，新型城域網通過集中化部署網絡控制器，實現網絡的轉控分離、開發接口、業務編排、自動開通、網絡調優、智能運維等功能；通過網絡重構實現家庭寬帶、固話語音、電視視頻等傳統固定網絡業務與4G、5G等無線基站回傳網移動業務的統一承載；通過S-Leaf接入中心云、邊緣云等云化業務場景。
圖3 IP城域網演進總體架構
IP城域網網絡規劃
新型城域網參考計算機網絡的設計思想，將城域網劃分為云網POP、城域網POD、城域網POD出口3個組成部分。云網節點POP部分通過S-Leaf節點接入中心云、邊緣云等相關云平臺業務；城域網POD主要采用Spine-Leaf網狀組網，通過A-Leaf接入固移融合業務；城域網POD出口通過B-Leaf接入廣電CBNET骨干網(可以考慮CBNET CE兼做B-Leaf)或第三方互聯網出口。
1.網絡分層規劃
目前部分省網城域網采用“中心一邊緣”的星型組網，隨著大帶寬業務的發展和多業務的融合承載，網絡流量的增加勢必對中心節點核心數通設備的接入能力帶來壓力，同時還要求底層的光傳輸資源進行中心到邊緣的多節點長距擴容。省網在新型城域網演進總體規劃上，可將傳統星型的兩級組網演變為“核心一匯聚一接入”的三級組網，分層規劃如圖4所示。
圖4 三級組網的網絡層次規劃
● 出口網絡：包含CBNET骨干網和5G專網骨干網的PE設備，作為省網固網業務和移網業務的出口網絡。
● 核 心 層：包 含CBNET省網CE和5G專網CE。其中CBNET CE作為省網城域網固網業務的核心節點與國干出口網絡對接，同時可兼作新型城域網的出口B-Leaf節點；5GC專網CE作為省內5G移動業務的核心節點與5G專網PE對接。
● 匯聚層：每個片區匯聚點包含一對Spine節點路由器，作為省網城域P設備，接入各分公司Leaf節點、出口B-Leaf以及云網POP點S-Leaf。
● 接入層：各分公司A-Leaf及固網接入網、無線回傳網的接入環。
2. 片區匯聚規劃
新型城域網演進之前，建議提前規劃出若干個城域網POD，每個POD部署一對Spine節點作為片區匯聚點，實現整個POD業務流量的匯聚收斂。片區匯聚點不宜規劃過多，否則多POD的Spine節點會帶來與周邊的資管系統連接復雜、傳輸資源調整過大等問題，故建議在城域網演進初期先按1~2個片區匯聚進行規劃。重點結合省網傳輸資源情況，提前布局規劃片區匯聚點。在規劃片區匯聚點時應考慮以下幾點。
● 優先選擇IT系統、中心云和出口平臺等就近的核心機房作為片區匯聚點，減少Spine到S-Leaf的傳輸資源投入。
● 結合傳輸環網情況，盡量選擇多個傳輸環網交叉點作為片區匯聚點，實現現網傳輸資源利舊覆蓋。
● 按每個POD方案容量規格進行片區規劃，優先選擇用戶業務量較大的區域作為片區匯聚點。
3. 網絡冗余規劃
省網城域全網采用雙平面組網，提供網絡容災保護路徑，部署故障快速檢測機制，加速故障場景下相關網絡協議切換收斂。
● 骨干層：PE設備上下行采用口字型雙平面組網，實現出省流量的負載或主備方式保護。
● 匯聚層：Spine節點采用雙平面成對組網，通過口字型組網上行，V字型交叉接入云網POP點S-Leaf及接入層A-Leaf。
● 接入層：雙平面Leaf節點，通過V字型交叉接入邊緣云網POP；OLT雙上行V字型直連Leaf節點，5G to B自建基站通過接入環CSG接入A-Leaf節點。
4. BNG方案選擇
城域網BNG架構需要考慮當前網絡的實際部署情況與未來技術的演進方向。如圖5所示，目前城域網BNG部署方案主要可以分為以下幾種。
圖5 BNG方案部署規劃
● 硬件集中式部署：BRAS硬件設備集中化部署在核心機房，通過大二層網絡與接入網用戶通信，實現用戶的接入管理功能。
● 硬件分布式部署：BRAS硬件設備下沉部署到各區域或分公司接入機房，通過二層網絡與接入網用戶通信，實現用戶的接入管理功能。
● 轉控分離式部署：系統由vBRAS-CP及vBRAS UP組成，其中vBRAS-CP以云化方式部署在核心DC中心云上，負責用戶的控制與管理，包含用戶接入控制、用戶管理、認證授權計費、地址管理、UP管理等功能；vBRAS-UP部署在傳統的匯聚機房，負責數據報文的轉發，包含流量轉發、QoS、流量統計和動態路由協議等功能?？紤]CU分離式方案中CP控制器的成熟度和兼容性，推薦目前城 域網采用硬件分布式部署BNG方案，分公司A-Leaf設備兼作下沉式硬件BRAS，同時考慮硬件BRAS的技術支持特性，具備可向未來CU分離式演進的能力。
5. 業務融合承載
新型城域網在SRv6的基礎上通過多種VPN技術融合承載移動、固定和企業業務，降低了運營商的投資和運維成本，實現多業務的融合統一承載。傳統的家庭寬帶、VoIP固定語音、VOD及IPTV等固定網絡業務，政企大客戶專線業務，5G to C和5G to B專線專網等移動業務，以及云網融合業務均可就近接入新型城域網，實現省網城域網的多網融合，通過SRv6、EVPN等承載技術方案實現各業務間的網絡隔離、業務編排、差異化承載及智能運維。
IP城域網新技術介紹
結合新型城域網架構演進與產品技術迭代，諸如SRv6、FlexE、IFIT、BIERv6、APN6等“IPv6+”新技術可在城域網中得到部署和應用。
1. SRv6技術
SRv6是新一代IP承載協議，可以簡化并統一傳統的復雜網絡協議，是5G和云時代構建智能IP網絡的基礎。SRv6結合了Segment Routing的源路由優勢和IPv6的簡潔易擴展特質，并且具有多重編程空間，符合SDN（Software Defined Network，軟件定義網絡）思想，是實現意圖驅動網絡的“利器”。
SRv6豐富的網絡編程能力能夠更好地滿足新的網絡業務需求，而其兼容 IPv6的特性也使得網絡業務部署更為簡便。SRv6不僅能夠打破云和網絡的邊界，使運營商網絡避免被“管道化”，將網絡延伸到用戶終端，更多地分享信息時代的“紅利”，還可以幫助運營商快速發展智能云網，實現應用級的 SLA 保障，使千行百業廣泛受益。
SRv6的技術價值：簡化網絡協議，促進云網融合，兼容存量網絡，提升跨域體驗，敏捷開通業務。
2.FlexE網絡切片
網絡切片是5G和云時代運營商網絡中新引入的服務模式，運營商將基于一套共享的網絡基礎設施，為多租戶提供不同的網絡切片服務，滿足不同行業的差異化網絡需求，各垂直行業用戶將以切片租戶的形式來使用網絡。IP網絡切片實現架構整體上可以劃分為3個層次，即網絡切片管理層、網絡切片實例層和網絡基礎設施層。
網絡切片技術價值：實現資源隔離與網絡安全，差異化SLA保障，極高可靠性保障，靈活定制拓撲連接，自動化切片管理。
3.隨流檢測
IFIT(In-situFlow Information Telemetry,隨流檢測)是一種通過對網絡真實業務流進行特征標記，以直接檢測網絡的時延、丟包、抖動等性能指標的檢測技術。隨著移動承載、專網專線以及云網架構的快速發展，承載網面臨著超大帶寬、海量連接及高可靠低時延等新需求與新挑戰。IFIT通過在真實業務報文中插入IFIT報文頭進行性能檢測，并采用Telemetry技術實時上送檢測數據，最終通過可視化界面直觀地向用戶呈現逐包或逐流的性能指標。IFIT可以顯著提高網絡運維及性能監控的及時性和有效性，保障SLA可承諾，為實現智能運維奠定堅實基礎。
IFIT技術價值：高精度多維度檢測真實業務質量，靈活適配大規模多類型業務場景，提供可視化的運維界面，構建閉環的智能運維系統。
4.?BIERv6組播
BIERv6 (Bit Index Explicit Replcation IPv6 ?encapsulation，IPv6封裝的比特索引顯式復制)是一種新型組播方案。BIERv6將組播報文目的節點的集合以比特串(BitString)的方式封裝在報文頭部發送，從而使網絡中間節點無需為每一條組播流建立組播分發樹和保存流狀態，僅需根據報文頭部的比特串完成復制轉發。BIERv6將BIER與Native IPv6報文轉發相結合，不需要顯式建立組播樹，也不需要在中間節點維護每條組播流狀態，可以無縫融入SRv6網絡，簡化了協議復雜度。BIERv6可以高效承載IPTV、視頻會議、遠程教育、遠程醫療、在線直播等組播業務。
BIERv6技術價值：網絡協議簡化，部署運維簡單，網絡可靠性高。
5.APN6技術
APN6(應用感知的IPv6網絡，Application-awareIPv6 Networking)利用IPv6報文自帶的可編程空間，將應用信息(標識和/或網絡性能需求)攜帶進入網絡，使能網絡感知應用及其需求，進而為其提供精細的網絡服務和精準的網絡運維。APN6網絡架構中的組件包含應用端側/云側設備、網絡邊緣設備、網絡策略執行設備(頭節點、中間節點、尾節點)、控制器。
APN6技術價值：精細應用可視直觀的特征畫像；精細應用導流，敏捷的自動選路；精細應用測量，智能的網絡運維；精細應用調優，VMP的性能看護。
結語
IP技術歷經近20年發展，IP城域網的部署方案日趨成熟，固移融合和云網融合將構成下一代綜合承載網絡的基礎，這一趨勢將越來越明顯。為滿足移動和固定網絡業務需求的不斷增長、降低投資和運營成本，移動網絡與固定網絡的融合勢在必行。融合后的新型城域網滿足多業務統一承載的需求，包括移動業務、固定業務和企業專線業務。
新城城域網以軟件定義網絡實現了一個全新的網絡架構，基于集中式控制、控制和轉發分離、標準接口的開放等核心理念，以層次化網絡結構，借助SRv6、FlexE等“IPv6+”新技術的應用，構筑面向未來新業務的融合承載網絡。
作者：中國廣電重慶網絡股份有限公司 歐代偉
編輯：黃飛
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工商網監
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