王平成 胡鵬濤 趙政 郭瑞珍
摘要:隨著5G應(yīng)用的發(fā)展,人們對網(wǎng)絡(luò)能力及帶寬需求越來越高,這對于作為移動通信網(wǎng)重要根基的數(shù)據(jù)承載網(wǎng)的發(fā)展,既帶來了機遇,也帶來了挑戰(zhàn)。為了更好應(yīng)對各行業(yè)和應(yīng)用場景的需要,5G承載網(wǎng)在大流量、多業(yè)務(wù)接入、組網(wǎng)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)等方面需要進行突破,但在實際發(fā)展過程中,仍面臨諸多問題。本文主要針對移動數(shù)據(jù)承載網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及家庭寬帶、4G/5G、集團專線、算網(wǎng)融合業(yè)務(wù)接入以及各類云資源池接入的承載需求,根據(jù)5G承載網(wǎng)面臨的需求及挑戰(zhàn),提出移動承載網(wǎng)規(guī)劃原則和建設(shè)思路,構(gòu)建“大容量、優(yōu)結(jié)構(gòu)、低時延、高可靠、廣覆蓋”的真千兆數(shù)據(jù)承載網(wǎng),保障業(yè)務(wù)高效疏導(dǎo),提升網(wǎng)絡(luò)智能化,推動網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型。
關(guān)鍵詞:5G;移動數(shù)據(jù)承載網(wǎng);規(guī)劃建設(shè)
引言
中國移動數(shù)據(jù)承載網(wǎng)主要承載安全性及質(zhì)量要求相對不高的普通公眾互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù),主要承載互聯(lián)網(wǎng)各種接入類業(yè)務(wù)(政企客戶互聯(lián)網(wǎng)、家庭寬帶、移動互聯(lián)網(wǎng)等接入業(yè)務(wù)、IDC接入等)、語音/多媒體類業(yè)務(wù)(基于CM-IMS的語音和多媒體業(yè)務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)等)、4G一體化皮基站/飛基站回傳業(yè)務(wù),以及移動云、IT云、網(wǎng)絡(luò)云中公眾互聯(lián)網(wǎng)流量[1]。
1. 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
CMNet分為骨干網(wǎng)及省網(wǎng)、城域網(wǎng),如圖1所示。CMNet骨干網(wǎng)作為高速轉(zhuǎn)發(fā)平面,實現(xiàn)網(wǎng)間互聯(lián)及網(wǎng)內(nèi)互聯(lián);CMNet城域網(wǎng)實現(xiàn)城域內(nèi)的延伸,提供多種業(yè)務(wù)在城域內(nèi)的互聯(lián);CMNet省網(wǎng)位于CMNet骨干網(wǎng)和CMNet城域網(wǎng)之間,用于提供城域網(wǎng)的出口及省網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺接入。
2. 建設(shè)原則
2.1 總體思路
面向互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)流量高速增長需求,CMNet建設(shè)應(yīng)把握技術(shù)發(fā)展趨勢,按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、面向未來、超前布局”的指導(dǎo)思路,構(gòu)建“大容量、優(yōu)結(jié)構(gòu)、低時延、高可靠、智能化”的數(shù)據(jù)承載網(wǎng)。
2.2 建設(shè)原則
CMNet網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)遵循以業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向,明確業(yè)務(wù)發(fā)展定位,重視業(yè)務(wù)需求規(guī)劃,注重投資效能,建設(shè)高性能、高品質(zhì)的CMNet網(wǎng)絡(luò),為用戶提供差異化的服務(wù)能力;CMNet網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)遵循網(wǎng)絡(luò)扁平化原則,盡量減少網(wǎng)絡(luò)層次,提高承載效能,降低網(wǎng)絡(luò)傳送成本;結(jié)合省內(nèi)IDC和云資源池的部署策略、設(shè)備容量及地域分布情況等因素,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);推進網(wǎng)絡(luò)智能化轉(zhuǎn)型;立足長遠(yuǎn),保證未來的網(wǎng)絡(luò)的平滑演進;CMNet網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)應(yīng)綜合考慮業(yè)務(wù)發(fā)展與成本最優(yōu),合理把握建設(shè)節(jié)奏,確保網(wǎng)絡(luò)能力與業(yè)務(wù)能力相協(xié)同,確保投入產(chǎn)出效益最大化;CMNet網(wǎng)絡(luò)應(yīng)按需引入SRv6/G-SRv6、路由器層次化切片、隨流檢測、EVPN等新技術(shù),結(jié)合SDN技術(shù)提供智能選路、確定性質(zhì)量保障能力。
2.3 組網(wǎng)原則
中國移動CMNet網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)該遵循體系結(jié)構(gòu)層次化、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)扁平化原則,使用功能全和高性能的設(shè)備,建設(shè)高性能、高安全性的網(wǎng)絡(luò)。
可運營性:CMNet網(wǎng)絡(luò)需要向大量用戶提供差異化的服務(wù)能力,應(yīng)該提供良好的業(yè)務(wù)服務(wù)管理能力,支持對用戶進行接入管理、身份驗證、帶寬接入許可、地址管理和服務(wù)質(zhì)量(QoS) 保障等,并針對差異化提供靈活的計費方式,確保網(wǎng)絡(luò)的可運營性。
可管理性:CMNet網(wǎng)絡(luò)需要統(tǒng)一的分級分權(quán)管理能力的網(wǎng)管系統(tǒng),實現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)調(diào)度和管理,降低運營成本,確保信息安全。
可擴展性:CMNet網(wǎng)絡(luò)應(yīng)根據(jù)用戶數(shù)量和業(yè)務(wù)種類發(fā)展的不確定性,充分考慮網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的可擴展性和開放性,建設(shè)成完整統(tǒng)一、組網(wǎng)靈活、易擴充的彈性網(wǎng)絡(luò)平臺,要具有可擴展性和可升級性,能夠隨著需求變化,預(yù)留充分的擴展余地。
安全可靠性:CMNet網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)應(yīng)充分考慮整個網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性,支持負(fù)載分擔(dān)及故障倒換,保障網(wǎng)絡(luò)和信息層面的安全。
可調(diào)度性:CMNet結(jié)合SDN技術(shù),在骨干網(wǎng)、省網(wǎng)、城域網(wǎng)實現(xiàn)流量可視化及智能的流量調(diào)度,減少擁塞,并提高鏈路利用率;在城域網(wǎng)實現(xiàn)轉(zhuǎn)控分離vBRAS的應(yīng)用,通過集中化 BRAS-CP的統(tǒng)一管控,實現(xiàn)資源利用率提升、配置運維簡化及新業(yè)務(wù)快速上線。
可演進性:目前CMNet網(wǎng)絡(luò)已具備IPv4/IPv6雙棧承載能力,應(yīng)具備向基于IPv6的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平滑演進的能力,根據(jù)業(yè)務(wù)需求逐步部署SRv6/G-SRv6、EVPN、路由器層次化切片和隨流檢測等技術(shù)[2]。
3. 建設(shè)方案
3.1 省網(wǎng)、城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層級
CMNet省網(wǎng)、城域網(wǎng)分為省網(wǎng)匯接層、省網(wǎng)接入層/城域網(wǎng)核心層和城域網(wǎng)業(yè)務(wù)接入控制層、城域網(wǎng)匯聚層,CMNet省網(wǎng)由省網(wǎng)匯接路由器、路由反射器、業(yè)務(wù)接入路由器等組成,位于全省核心局房,CMNet省網(wǎng)主要提供城域網(wǎng)出口及各類省內(nèi)集中部署的業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供接入,CMNet城域網(wǎng)由城域網(wǎng)核心層(同時也是省網(wǎng)接入層)、城域網(wǎng)業(yè)務(wù)接入控制層和城域網(wǎng)匯聚層構(gòu)成,主要用于不同業(yè)務(wù)在城域網(wǎng)內(nèi)的互聯(lián)及CMNet省網(wǎng)、骨干網(wǎng)的接入。其中城域網(wǎng)核心層由城域網(wǎng)內(nèi)的核心路由器(兼做省網(wǎng)匯接路由器)組成,用于匯聚出城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)量,并轉(zhuǎn)發(fā)城域內(nèi)的流量,對于直轄市或城域網(wǎng)核心集中部署的單城域網(wǎng)組網(wǎng)省份;城域網(wǎng)業(yè)務(wù)接入控制層由BRAS、SR等組成,位于本地網(wǎng)核心機房和城域傳送網(wǎng)匯聚機房,用于實現(xiàn)對業(yè)務(wù)的接入控制和認(rèn)證、QoS 策略控制和計費統(tǒng)計等功能;城域網(wǎng)匯聚層包括匯聚交換機等設(shè)備,用于匯聚寬帶接入網(wǎng)的各種接入設(shè)備到BRAS/SR[3]。
3.2 省網(wǎng)匯接層建設(shè)原則
3.2.1 節(jié)點設(shè)置原則
CMNet省網(wǎng)匯接層為省內(nèi)CMNet城域網(wǎng)提供接入,同時為各類省內(nèi)集中部署的業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供接入。CMNet省網(wǎng)匯接層包括省網(wǎng)匯接路由器和省網(wǎng)業(yè)務(wù)接入路由器/交換機;CMNet省網(wǎng)匯接路由器應(yīng)采取大容量、少節(jié)點的方式進行建設(shè),按照異局址成對設(shè)置的原則,并盡量與本省CMNet骨干網(wǎng)核心路由器同局址;CMNet省網(wǎng)業(yè)務(wù)接入路由器/交換機成對設(shè)置,匯聚各類省內(nèi)集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)的流量;考慮省內(nèi)業(yè)務(wù)的流向流量、IDC和云資源池的部署策略、設(shè)備容量及地域等因素,當(dāng)CMNet骨干網(wǎng)核心路由器需要裂變建設(shè)時,省網(wǎng)匯接路由器及城域網(wǎng)核心路由器組網(wǎng)架構(gòu)應(yīng)同時進行優(yōu)化,合理疏導(dǎo)流量。
(1)骨干網(wǎng)核心路由器采用均衡模式裂點 。省網(wǎng)匯接路由器原則上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不變,雙跨接入骨干網(wǎng)的城域網(wǎng)核心路由器和省網(wǎng)匯接路由器同時上聯(lián)至本省全部骨干網(wǎng)核心路由器。
(2)骨干網(wǎng)核心路由器采用分區(qū)模式裂點 。省網(wǎng)匯接路由器原則上采用和骨干網(wǎng)相同的分區(qū)實施裂點,雙跨接入骨干網(wǎng)的城域網(wǎng)核心路由器和省網(wǎng)匯接路由器上聯(lián)至本區(qū)域骨干網(wǎng)核心路由器,疏導(dǎo)本區(qū)域跨省流量。當(dāng)省內(nèi)全部城域網(wǎng)核心路由器均雙跨骨干網(wǎng)和省網(wǎng)時,省網(wǎng)匯接路由器也可不實施裂點。
3.2.2 上聯(lián)鏈路規(guī)劃原則
原則上,省內(nèi)BRAS、IDC應(yīng)全部采用全互聯(lián)(V字形)接入,省網(wǎng)對外發(fā)布路由應(yīng)均衡,各省網(wǎng)出口原則上采用口字形連接。多對省網(wǎng)匯接路由器間采用口字形連接,疏導(dǎo)省內(nèi)分區(qū)間互訪流量,上行鏈路帶寬應(yīng)按照有利于骨干網(wǎng)鏈路帶寬利用率均衡和有利于省網(wǎng)流量疏導(dǎo)的原則分配[4]。按照云專網(wǎng)骨干網(wǎng)及CMNet骨干網(wǎng)疏導(dǎo)的流量分配鏈路帶寬,成對設(shè)備中每臺路由器至同一骨干網(wǎng)的出省鏈路帶寬應(yīng)相同。省網(wǎng)匯接路由器上聯(lián)鏈路擴容門限應(yīng)按照忙時峰值平均利用率為80%設(shè)定,省網(wǎng)匯接路由器間鏈路、省網(wǎng)業(yè)務(wù)接入路由器/交換機上聯(lián)鏈路擴容門限應(yīng)按照忙時峰值平均利用率為70%設(shè)定。
3.2.3 城域網(wǎng)核心層建設(shè)原則
(1)節(jié)點設(shè)置原則。為減少CMNet城域網(wǎng)的物理和邏輯級聯(lián)數(shù),核心層應(yīng)采取少節(jié)點、大容量的方式進行建設(shè),以簡化網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為保障節(jié)點可靠性,應(yīng)異局址成對設(shè)置城域網(wǎng)核心路由器,盡量和城域傳送網(wǎng)的核心節(jié)點設(shè)備同局址,現(xiàn)階段原則上設(shè)置一對,對于業(yè)務(wù)規(guī)模大的地區(qū)及大型城域網(wǎng)也可以設(shè)置多對,但不宜超過4臺。
(2)上聯(lián)鏈路規(guī)劃原則。城域網(wǎng)核心路由器與CMNet省網(wǎng)匯接路由器之間原則上通過中國移動互聯(lián)網(wǎng)字形連接。隨著CMNet城域網(wǎng)出省流量的增大,CMNet省網(wǎng)匯聚作用減弱,流量較大的城域網(wǎng)(出省帶寬需求達到120Gbps以上)應(yīng)同時直連到本省的省網(wǎng)匯接路由器和CMNet骨干網(wǎng)核心路由器。直連到本省CMNet骨干網(wǎng)核心路由器與骨干網(wǎng)的城域網(wǎng)核心路由器以口字形連接。
城域網(wǎng)直連CMNet骨干網(wǎng)核心路由器鏈路擴容門限應(yīng)按照忙時峰值平均利用率為80%設(shè)定;城域網(wǎng)至CMNet省網(wǎng)匯接路由器鏈路擴容門限應(yīng)按照忙時峰值平均利用率為70%設(shè)定。
3.2.4 城域網(wǎng)業(yè)務(wù)接入控制層建設(shè)原則
(1)節(jié)點設(shè)置原則。CMNet城域網(wǎng)業(yè)務(wù)接入控制層由BRAS和SR等業(yè)務(wù)接入控制設(shè)備組成,用于實現(xiàn)用戶業(yè)務(wù)的接入和認(rèn)證控制、Qos策略控制及計費統(tǒng)計等功能,業(yè)務(wù)接入控制設(shè)備可根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需求單臺設(shè)置或成對設(shè)置。
(2)BRAS設(shè)置原則。BRAS應(yīng)統(tǒng)籌考慮各種業(yè)務(wù)需求、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本、光電纜傳輸資源、故障影響面和機房條件等因素合理規(guī)劃BRAS進行部署。在業(yè)務(wù)需求較小時,BRAS可設(shè)置在城域傳送網(wǎng)核心機房;隨著業(yè)務(wù)需求的不斷擴大,BRAS需逐步下沉到城域傳送網(wǎng)重要匯聚機房。初期可采用單 BRAS下沉的方式,家庭寬帶接入用戶數(shù)達到2萬戶時,應(yīng)將BRAS下沉到城域傳送網(wǎng)的重要匯聚機房,當(dāng)家庭寬帶接入用戶數(shù)達到4萬用戶時,采用雙BRAS、負(fù)載分擔(dān)方式進行承載[5]。未部署異址熱備的、單臺BRAS容量不應(yīng)小于4萬戶(峰值并發(fā)用戶);對于已部署異地?zé)醾涞某蓪RAS,在NAT及用戶Session容量滿足用戶倒換的前提情況下,單臺BRAS容量>8萬戶(峰值并發(fā)用戶),增加BRAS臺數(shù)滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需求。
(3)vBRAS設(shè)置原則。轉(zhuǎn)控分離vBRAS包括BRAS控制面(BRAS-CP)和BRAS轉(zhuǎn)發(fā)面(BRAS-UP)兩類網(wǎng)元。通過將BRAS的控制面和轉(zhuǎn)發(fā)面進行分離,控制面采用虛擬化、云化技術(shù),轉(zhuǎn)發(fā)面采用高性能設(shè)備并分布式部署,達到集中管控和流量本地卸載的效果,實現(xiàn)資源利用率提升、配置運維簡化及新業(yè)務(wù)的快速上線。新增BRAS均采用轉(zhuǎn)控分離的vBRAS設(shè)備。BRAS-CP建議按省集中部署,要求在兩個不同局址主備部署、距離不超過1500公里。初期可采用物理實體的方式部署,后續(xù)考慮向網(wǎng)絡(luò)云演進,不應(yīng)在IT云/平臺云中部署。由于BRAS-CP、BRAS-UP之間接口標(biāo)準(zhǔn)化尚未完成,尚未實現(xiàn)不同廠家BRAS-CP、BRAS-UP之間的解耦,BRAS-CP需要根據(jù)BRAS-UP廠家分別進行建設(shè)。BRAS-UP的節(jié)點設(shè)置和上聯(lián)鏈路規(guī)劃原則等建設(shè)要求與傳統(tǒng)BRAS相同。同時,對于BRAS/SR合設(shè)情況,SR相關(guān)管理仍采用傳統(tǒng)方式,僅BRAS部分要求具備BRAS-UP能力。
(4)SR 設(shè)置原則。SR的部署應(yīng)統(tǒng)籌考慮集團客戶重要性和所在區(qū)域內(nèi)集團客戶數(shù)量、業(yè)務(wù)類型、機房條件等因素;重要集團客戶應(yīng)通過獨立SR方式接入,普通集團客戶應(yīng)通過采用SR/BRAS合設(shè)方式接入,SR/BRAS設(shè)備的設(shè)置原則遵從BRAS設(shè)置原則。
3.2.5 上聯(lián)鏈路規(guī)劃原則
BRAS有新增節(jié)點或原有節(jié)點有新增出口鏈路的,應(yīng)采用全互聯(lián)(V字形)接入城域網(wǎng)核心路由器,應(yīng)采用10GE及以上鏈路連接。對于業(yè)務(wù)量較小、現(xiàn)狀僅有1條10GE鏈路即可滿足上聯(lián)帶寬需求的BRAS,成對BRAS和城域網(wǎng)核心路由器間應(yīng)采用口字形連接[6]。獨立SR設(shè)備與城域網(wǎng)核心路由器之間采用V字形進行連接,采用10GE及以上鏈路進行連接,當(dāng)BRAS/SR上聯(lián)鏈路單方向達到6條10GE時(即BRAS/SR總上聯(lián)鏈路需求達到12個10GE時),須調(diào)整為每方向1條100GE,BRAS、SR 至城域網(wǎng)核心路由器鏈路擴容門限應(yīng)按照忙時峰值平均利用率為70%設(shè)定。
3.2.6 城域網(wǎng)匯聚層建設(shè)原則
CMNet城域網(wǎng)匯聚層工作在二層網(wǎng)絡(luò)模式下,主要用于對各種接入設(shè)備(如PON網(wǎng)絡(luò)的OLT設(shè)備)的上聯(lián)鏈路和流量進行匯聚后接入到SR、BRAS設(shè)備上,為減少網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),使網(wǎng)絡(luò)更加扁平化、提高轉(zhuǎn)發(fā)效率,嚴(yán)格控制匯聚交換機數(shù)量[7]。匯聚層組網(wǎng)原則如下:
(1)BRAS應(yīng)該部署在城域傳送網(wǎng)重要匯聚機房中(地市匯聚機房、縣區(qū)公司機樓),且光纜/OTN(波分)等傳輸資源比較豐富時,OLT上聯(lián)鏈路采用10GE端口的應(yīng)直聯(lián)至BRAS,不再接入?yún)R聚交換機。
(2)BRAS部署在城域網(wǎng)核心機房或已下沉到重要匯聚機房但光纖/OTN等傳輸資源稀缺時,OLT上聯(lián)鏈路采用10GE端口進行上聯(lián)但利用率較低的,可先接入?yún)R聚交換機對OLT上聯(lián)鏈路匯聚后再接入BRAS。隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展,上聯(lián)鏈路忙時峰值平均利用率超過20%時,OLT直聯(lián)至BRAS。
(3)OLT與BRAS間只能經(jīng)過一級匯聚交換機設(shè)備,原則上匯聚交換機應(yīng)成對設(shè)置且不得級聯(lián)。
3.2.7 上聯(lián)鏈路規(guī)劃原則
匯聚交換機原則上采用口字形接入BRAS/SR且成對設(shè)置,上聯(lián)應(yīng)采用10GE鏈路進行鏈接,忙時峰值平均利用率超過70%,應(yīng)擴容匯聚交換機至BRAS/SR鏈路。
4. 網(wǎng)絡(luò)演進建設(shè)思路
打造“大容量、優(yōu)結(jié)構(gòu)、低時延、高可靠、廣覆蓋、智能化”的算力網(wǎng)絡(luò)IP基礎(chǔ)設(shè)施;骨干網(wǎng)部署400G端口;骨干網(wǎng)部署SRv6,城域網(wǎng)導(dǎo)入SRv6;城域網(wǎng)部署iBRAS,體驗感知,算網(wǎng)大腦IP使能層統(tǒng)一管控三張骨干網(wǎng)+云專網(wǎng)省網(wǎng),具備業(yè)務(wù)質(zhì)量可視、業(yè)務(wù)質(zhì)量保障的高階管理能力。
結(jié)語
隨著5G網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展,對移動承載網(wǎng)也提出更高的要求,因此在建設(shè)移動承載網(wǎng)時,要立足長遠(yuǎn),保證未來,統(tǒng)籌考慮現(xiàn)網(wǎng)資源的利用、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、簡化網(wǎng)絡(luò)層級、提升承載效率和網(wǎng)絡(luò)的平滑演進,為用戶提供一個靈活便捷、高效安全、低時延的網(wǎng)絡(luò)。
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作者簡介:王平成,本科,研究方向:承載網(wǎng)、傳送網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)、電源配套等。