關(guān) 青，馮忠義

（1.中訊郵電咨詢設(shè)計院有限公司，上海 200000；2.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團有限公司江蘇省分公司，江蘇 南京 210019）

1 新型智能城域網(wǎng)介紹

5G時代、大規(guī)模云計算以及物聯(lián)網(wǎng)時代已來臨，但現(xiàn)有城域網(wǎng)絡(luò)仍存在諸多問題，主要體現(xiàn)在如下幾個方面。

1.1 網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜

現(xiàn)有運營商網(wǎng)絡(luò)通常存在多張不同定位的IP網(wǎng)絡(luò)。多張網(wǎng)絡(luò)在設(shè)備管理、協(xié)議使用、路由規(guī)劃以及業(yè)務(wù)功能上的側(cè)重點不同，因此網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜，增加了日常維護難度，導致新業(yè)務(wù)開通周期較長，不利于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

1.2 建設(shè)成本高

多張網(wǎng)絡(luò)的存在使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備存在多層次對接，跨域業(yè)務(wù)和設(shè)備部署成本會成倍增加。隨著網(wǎng)絡(luò)云化演進，主要的流量業(yè)務(wù)都將使用多張網(wǎng)絡(luò)，造成網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資浪費。

1.3 業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)效率偏低

多個“接入+匯聚+核心”3層架構(gòu)的城域網(wǎng)絡(luò)疊加上IP骨干網(wǎng)絡(luò)，導致業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)效率偏低，同時流量轉(zhuǎn)發(fā)成本隨著業(yè)務(wù)量的大增會急劇增加。

1.4 業(yè)務(wù)承載一致性差

大客戶專線等相似的業(yè)務(wù)在不同城域網(wǎng)絡(luò)和IP骨干網(wǎng)絡(luò)進行承載時，必然會帶來業(yè)務(wù)質(zhì)量、業(yè)務(wù)資費以及業(yè)務(wù)開通等諸多問題。

1.5 網(wǎng)絡(luò)擴展不夠靈活

多張網(wǎng)絡(luò)和多層次的網(wǎng)絡(luò)無法靈活適應(yīng)業(yè)務(wù)的高速增長，加之運營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的流程長，網(wǎng)絡(luò)擴展的靈活性必然會產(chǎn)生問題。

1.6 創(chuàng)新業(yè)務(wù)支撐不足

隨著5G時代的到來，快速發(fā)展的云網(wǎng)業(yè)務(wù)和垂直行業(yè)的創(chuàng)新應(yīng)用等都對承載網(wǎng)絡(luò)提出了新要求，現(xiàn)有城域網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和業(yè)務(wù)開通模式對創(chuàng)新業(yè)務(wù)支撐不足的問題更加凸顯[1]。為快速應(yīng)對未來業(yè)務(wù)的發(fā)展，運營商探討重構(gòu)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，從網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)容量方面的提升逐步向業(yè)務(wù)自動化、敏捷化開通、智能運維以及高效承載等方向調(diào)整。從簡化網(wǎng)絡(luò)、降低建網(wǎng)成本、提升能力以及增強業(yè)務(wù)靈活性多個角度逐步向新型智能城域網(wǎng)演進。新型智能城域網(wǎng)具有以下特點。

1.6.1 簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

采用類似Spine-Leaf的標準化架構(gòu)，便于維護和擴展，降低了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度。

1.6.2 簡化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

采用Segment Routing（SR）作為傳送層協(xié)議簡化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議管理，提高了網(wǎng)絡(luò)可擴展性，同時引入EVPN技術(shù)實現(xiàn)了多種二三層VPN業(yè)務(wù)靈活部署[2]。

1.6.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備簡化

引入通用芯片的SR轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，大幅降低了建設(shè)成本，提供網(wǎng)絡(luò)流量疏通能力的同時，減少了對局房資源的需求。

1.6.4 網(wǎng)絡(luò)能力自動化

通過網(wǎng)絡(luò)控制器（SDN）和業(yè)務(wù)編排器實現(xiàn)智能城域網(wǎng)的協(xié)同控制及配置自動下發(fā)等，可滿足云網(wǎng)一體和家寬等業(yè)務(wù)綜合承載、自動開通、彈性調(diào)整以及線上控制目標。

1.6.5 業(yè)務(wù)綜合承載

實現(xiàn)通信云、移動業(yè)務(wù)、政企客戶接入以及固網(wǎng)寬帶等業(yè)務(wù)的綜合承載，降低了多張網(wǎng)絡(luò)帶來的問題[3]。智能城域網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能城域網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)

2 vBRAS技術(shù)介紹

BRAS設(shè)備位于城域網(wǎng)邊緣，是用戶接入控制的關(guān)鍵節(jié)點，承載了固定互聯(lián)網(wǎng)的主要業(yè)務(wù)，包括家庭寬帶、IPTV以及互聯(lián)網(wǎng)專線等，啟用PPPOE、AAA、用戶級QOS、IGP/BGP路由以及NAT44等，是城域網(wǎng)各種功能特性的集中點，也是城域網(wǎng)向智能化演進和能力開放的核心載體。

傳統(tǒng)BRAS設(shè)備隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展凸顯出以下問題。

BRAS設(shè)備根據(jù)地域覆蓋和行政區(qū)劃分采用分散部署的方式，已基本覆蓋全部業(yè)務(wù)匯聚區(qū)。由于設(shè)備分散部署，因此不同業(yè)務(wù)匯聚區(qū)和不同設(shè)備之間的業(yè)務(wù)接入不均衡，導致BRAS節(jié)點設(shè)備之間資源利用率不均衡，即利用率低的不能釋放，利用率高的則仍需擴容[4]。

傳統(tǒng)BRAS軟硬件耦合程度較高，新功能的開通涉及全局數(shù)據(jù)修改、全網(wǎng)升級以及增加或替換硬件。同時，各種功能板卡對設(shè)備槽位的占用規(guī)模增加，擴容成本也隨之增加。在匯聚層面的分散部署，使運維維護復(fù)雜，成本高，且網(wǎng)絡(luò)可靠性差[5]。隨著SDN/NFV技術(shù)的發(fā)展，運營商逐步探索虛擬BRAS設(shè)備（vBRAS）技術(shù)，通過使用標準的服務(wù)器和虛擬化技術(shù)將硬件平臺和軟件業(yè)務(wù)解耦，使網(wǎng)絡(luò)功能不再依賴于專用硬件，從而支撐業(yè)務(wù)的迭代創(chuàng)新、靈活定義以及快速交付。

vBRAS的業(yè)務(wù)發(fā)展方向是控制面的虛擬化集中管理和轉(zhuǎn)發(fā)面的通用化[6]。vBRAS控制面負責用戶接入管理、認證計費、用戶會話以及策略管理等，建議全省集中部署。將控制面集中后，對安全性和穩(wěn)定性要求更高，建議通過部署容災(zāi)備份提升網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。vBRAS轉(zhuǎn)發(fā)面負責轉(zhuǎn)發(fā)和控制用戶流量，建議部署在地市的核心或匯聚機房[7]。vBRAS邏輯架構(gòu)如圖2所示。

圖2 vBRAS邏輯架構(gòu)

vBRAS目前有一體化模式、x86設(shè)備轉(zhuǎn)控分離模式以及專用設(shè)備轉(zhuǎn)控分離模式3種實現(xiàn)模式。一體化模式是指傳統(tǒng)BARS的全部功能直接移植到虛擬機（VM）上[8]。x86設(shè)備轉(zhuǎn)控分離模式是指vBRAS控制面與轉(zhuǎn)發(fā)面分離，硬件基于x86服務(wù)器進行部署，C面負責控制，U面負責數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。BRAS-C面使用集中式云化部署，BRAS-U面使用x86服務(wù)器資源池部署。x86服務(wù)器作為流量的承載面，可采用集中式或分布式部署方式。專用設(shè)備轉(zhuǎn)控分離模式采用x86設(shè)備實現(xiàn)vBRAS控制面板，采用專用設(shè)備實現(xiàn)vBRAS轉(zhuǎn)發(fā)面。該模式抽離現(xiàn)網(wǎng)專用設(shè)備的用戶管理功能實現(xiàn)集中控制，系統(tǒng)整體性能仍與底層傳統(tǒng)BRAS的板卡強轉(zhuǎn)發(fā)有關(guān)，因此無法實現(xiàn)跨廠家的互通與融合[9]。

3 5G智能城域網(wǎng)下vBRAS部署建議

智能城域網(wǎng)下的BRAS部署并不是簡單建設(shè)一個獨立的vBRAS，而是通過業(yè)務(wù)編排器和網(wǎng)絡(luò)控制器調(diào)度智能城域網(wǎng)和虛擬資源池，從而實現(xiàn)家寬業(yè)務(wù)。

vBRAS的管控通過寬帶業(yè)務(wù)編排器和SDN控制器實現(xiàn)。SDN控制網(wǎng)元根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的指令自動下發(fā)網(wǎng)元的業(yè)務(wù)配置，同時支持vBRAS和實體BRAS網(wǎng)元。它的功能部署在通信虛擬資源池內(nèi)。由資源池的一組設(shè)備功能形成的虛擬形態(tài)VBRAS設(shè)備通過城域SDN控制器實施控制，從而為不同業(yè)務(wù)提供差異化的承載和服務(wù)。

vBRAS業(yè)務(wù)的承載流程中，OLT專線接入交換機采用單上聯(lián)或雙上聯(lián)方式與智能城域網(wǎng)匯聚設(shè)備對接。家寬等互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)在智能城域網(wǎng)內(nèi)采用EVPN作為家寬業(yè)務(wù)的二層隔離承載，智能城域網(wǎng)通過SR/SR-TE技術(shù)將流量轉(zhuǎn)發(fā)至通信云資源池，vBRAS部署在通信資源池內(nèi)實現(xiàn)用戶認證和PPP會話終結(jié)。vBRAS的互聯(lián)網(wǎng)訪問通過智能城域網(wǎng)與傳統(tǒng)IP城域網(wǎng)核心路由器互通實現(xiàn)[10]。vBRAS業(yè)務(wù)承載架構(gòu)，如圖3所示。

圖3 vBRAS業(yè)務(wù)承載架構(gòu)

傳統(tǒng)BRAS現(xiàn)網(wǎng)部署存量規(guī)模較大，考慮到BRAS虛擬化在業(yè)務(wù)規(guī)模較大的場景下才具有投資優(yōu)勢，且vBRAS技術(shù)的成熟度和業(yè)務(wù)穩(wěn)定性有待驗證，因此建議vBRAS部署循序漸進，穩(wěn)步推進，通過積累運營經(jīng)驗提升維護能力，并結(jié)合后續(xù)業(yè)務(wù)發(fā)展需求逐步擴大范圍。

傳統(tǒng)BRAS向vBRAS的過渡階段，可按以下場景進行部署。

有智能城域網(wǎng)和虛擬資源池時，BRAS新增規(guī)模全部采用虛擬資源池的虛擬化形態(tài)，新增OLT接入智能城域網(wǎng)E，通過虛擬資源池處理業(yè)務(wù)。新建規(guī)模應(yīng)保持原有OLT的現(xiàn)網(wǎng)連接，隨現(xiàn)網(wǎng)BRAS的自然淘汰，將OLT/SW割接至E。

有智能城域網(wǎng)但無虛擬資源池時，因為虛擬資源池是BRAS虛擬化演進的基礎(chǔ)設(shè)施，所以建議具備虛擬資源池條件后再對現(xiàn)網(wǎng)BRAS進行虛擬化演進。BRAS新建規(guī)?？刹捎脗鹘y(tǒng)設(shè)備，盡量集中部署實現(xiàn)設(shè)備端口和并發(fā)用戶許可等資源利用率的最大化。

無智能城域網(wǎng)且無虛擬資源池時，BRAS新建規(guī)模可采用傳統(tǒng)設(shè)備?，F(xiàn)網(wǎng)BRAS設(shè)備資源富余的，應(yīng)整合后集中部署閑置資源，提升資源利用率。建議具備智能城域網(wǎng)和虛擬資源池條件后，再對BRAS進行虛擬化演進。

4 結(jié) 論

根據(jù)現(xiàn)有城域網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性及5G和通信云建設(shè)的時間跨度，現(xiàn)有寬帶城域網(wǎng)絡(luò)將與新建智能城域網(wǎng)共存，并隨著5G業(yè)務(wù)和通信云業(yè)務(wù)的發(fā)展逐漸過渡到統(tǒng)一的智能城域網(wǎng)。過渡期間通過傳統(tǒng)BRAS與vBRAS共同部署，可有效降低網(wǎng)絡(luò)部署成本，結(jié)合智能城域網(wǎng)SR+EVPN技術(shù)、SDN控制器以及業(yè)務(wù)編排器實現(xiàn)業(yè)務(wù)的敏捷部署和設(shè)備的集中管控，實現(xiàn)資源的彈性調(diào)度，從而解決現(xiàn)網(wǎng)資源分配不均的情況。傳統(tǒng)BRAS設(shè)備在過渡期內(nèi)應(yīng)嚴格控制投資，避免超前建設(shè)，按需合理控制擴容。新增業(yè)務(wù)則需通過新增的成熟vBRAS滿足業(yè)務(wù)需求。