屠禮彪，李 彤，郭愛鵬（.中國聯(lián)通集團網(wǎng)絡發(fā)展部，北京0003；.中國聯(lián)通網(wǎng)絡技術研究院，北京00048）

1 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡現(xiàn)狀與業(yè)務挑戰(zhàn)

1.1 寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

中國聯(lián)通寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)從上到下可以分為169骨干網(wǎng)、IP城域網(wǎng)和寬帶接入網(wǎng)，它的定位是承載家庭寬帶上網(wǎng)、IPTV、VoIP、政企專線等業(yè)務。在每個城市有一個獨立的IP城域網(wǎng)，IP城域網(wǎng)作為寬帶接入網(wǎng)與核心骨干網(wǎng)絡之間的橋梁，它的網(wǎng)絡層級可分成核心、匯聚以及業(yè)務控制層。核心層一般為雙節(jié)點，可擴展單節(jié)點容量；匯聚層是應用于特大型城域網(wǎng)（如北京、天津等），連接核心層和業(yè)務控制層；業(yè)務控制層主要分為2類設備：BRAS和SR，BRAS設備負責個人用戶（HSI/IPTV等）接入控制，配合AAA實現(xiàn)認證和計費，并進行帶寬控制；SR設備負責企業(yè)用戶接入控制，也用于IPTV承載。

典型的寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)架構(gòu)如圖1所示。

現(xiàn)有的寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)中各層級大都采用了專有硬件設備和私有接口，系統(tǒng)封閉且運營復雜，其主要問題為：

圖1 寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

a）網(wǎng)絡剛性：網(wǎng)絡由大量單一功能的專用設備構(gòu)成，網(wǎng)絡缺乏靈活性。

b）網(wǎng)元封閉：網(wǎng)元采用軟硬件一體化的封閉架構(gòu)，功能擴展性差、價格昂貴。

c）業(yè)務煙囪：新業(yè)務、新功能的提供需要開發(fā)新設備、新協(xié)議，造成設備種類和網(wǎng)絡數(shù)量大且形成縱向業(yè)務煙囪，業(yè)務難以融合，新業(yè)務開發(fā)困難，難以滿足快速靈活的業(yè)務部署需要。

d）運營復雜：存在大量廠家、大量類型各異的專用設備和系統(tǒng)，規(guī)劃、建設和運維復雜，運營成本居高不下。

1.2 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務面臨的挑戰(zhàn)

隨著“寬帶中國”戰(zhàn)略的推行，IPTV、4K等高帶寬應用業(yè)務的增多，加快了光纖寬帶的提升和普及延伸，家庭寬帶用戶對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務以及網(wǎng)絡服務質(zhì)量的要求不斷提升。

另一方面，隨著云計算、大數(shù)據(jù)以及物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的快速發(fā)展，政企用戶也提出了更高的要求，但由于目前數(shù)據(jù)網(wǎng)中存在剛性、網(wǎng)元封閉等問題，很難快速高效地適應這種變化，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務面臨著巨大挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務面臨的四大挑戰(zhàn)。

a）開通周期長：傳統(tǒng)政企專線受理、調(diào)度和開通過于人工化，多業(yè)務分割且依賴半人工半客戶經(jīng)理角色的工單模式，導致專線及傳輸專線業(yè)務開通周期長，部分邊遠地（市）無資源，建設周期長。從受理到開通以周為單位。

b）業(yè)務資費高：省內(nèi)跨域組網(wǎng)和MV業(yè)務，采用傳統(tǒng)傳輸或承載A網(wǎng)，資費高，市場競爭力差。

c）定制能力差：傳統(tǒng)城域網(wǎng)專線、傳輸專線都有固定的業(yè)務模板，無法根據(jù)政企用戶的需求靈活調(diào)整。

d）云網(wǎng)不協(xié)同：專線和云從業(yè)務受理到開通維護都有不同的團隊和流程負責，多云部署是業(yè)界常態(tài)，千人以上大企業(yè)85%采用多云方案。

為全面應對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務所面臨的挑戰(zhàn)，中國聯(lián)通近年來一直在大力探索行之有效的解決方案。隨著CORD架構(gòu)的提出，以及SDN、NFV技術的逐步發(fā)展和落地，為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的變革與云化帶來了新的機遇。同時，云計算技術的大力發(fā)展，多云管理方式也越來越成熟可靠，給云網(wǎng)一體的快速交付落地提供了助力。

1.3 政企業(yè)務新形態(tài)，推動網(wǎng)絡云化轉(zhuǎn)型

中國聯(lián)通在2018年政企新產(chǎn)品發(fā)布會上，提出了基于“云”的多個政企產(chǎn)品（見表1），目的就是解決傳統(tǒng)業(yè)務的諸多問題，打造云網(wǎng)一體的全新架構(gòu)。

云與網(wǎng)深度融合，相互協(xié)同，云在網(wǎng)上，網(wǎng)在云中。云網(wǎng)融合可以幫助運營商“以網(wǎng)促云、以云帶網(wǎng)”。最終實現(xiàn)云網(wǎng)一體化的綜合服務目標。

2 基于CORD的新型IP城域架構(gòu)

2.1 新型IP城域架構(gòu)的主要技術

CORD（Central Office Re-architected as Datacen?ter）是網(wǎng)絡重構(gòu)的重要方向。目標主要是希望借助SDN、NFV和云計算技術，實現(xiàn)資源的集約化部署和全局調(diào)度，將網(wǎng)絡功能軟件化并實現(xiàn)軟件和硬件解耦，同時還要具備開放、靈活的特點。

SDN技術解決了網(wǎng)絡智能控制和能力開放的問題，大大提高資源利用率，實現(xiàn)了按需靈活調(diào)度的功能。

NFV是基于通用化的硬件和虛擬化技術，承載多種軟件功能?？梢云帘味喾N專有硬件設備的專用端口，避免復雜的服務開通流程。NFV的目的是降低成本，提升運營效率，縮短建設周期。

云化是網(wǎng)絡重構(gòu)的基礎，為網(wǎng)絡虛擬化和業(yè)務功能虛擬化提供云資源池基礎設施。

在CORD架構(gòu)下，SDN、NFV結(jié)合云計算逐漸成熟的應用成為網(wǎng)絡重構(gòu)的技術驅(qū)動力，使得IP城域網(wǎng)逐步向云化方向演進，原有多功能融合承載的網(wǎng)元將被一個個VNF功能模塊取代，最終在IP城域網(wǎng)內(nèi)形成以DC為核心，云化為特征的新型城域網(wǎng)。

2.2 新型IP城域架構(gòu)的主要特征

網(wǎng)絡重構(gòu)就是將云網(wǎng)協(xié)同，整合城域DC資源，構(gòu)建以邊緣DC、區(qū)域DC為中心，實現(xiàn)資源統(tǒng)一管理和業(yè)務邏輯隔離，打造云網(wǎng)協(xié)同的統(tǒng)一IP城域網(wǎng)絡架構(gòu)。

表1 基于“云”的多個政企產(chǎn)品

在網(wǎng)元方面，實現(xiàn)網(wǎng)元的重構(gòu)化、虛擬化，把傳統(tǒng)BNG和CPE等網(wǎng)元進行NFV化，移入DC，實現(xiàn)控制和業(yè)務資源池組化，資源彈性按需擴展，同時進行SDN化升級，逐步實現(xiàn)網(wǎng)絡服務云化部署。

在業(yè)務方面，一是將政企業(yè)務重構(gòu)。首先需要實現(xiàn)云網(wǎng)一體，通過部署云網(wǎng)協(xié)同編排器，實現(xiàn)政企業(yè)務“云+網(wǎng)”一站式服務能力；其次是實現(xiàn)業(yè)務隨選，將云計算和各種專線資源結(jié)合實現(xiàn)業(yè)務隨選和網(wǎng)絡資源彈性伸縮；最后是多云管理，部署多云管理平臺，幫助政企用戶實現(xiàn)公有云、私有云、混合云的協(xié)同管理。

二是將家寬業(yè)務重構(gòu)。引入轉(zhuǎn)控分離，一控多轉(zhuǎn)，對控制流和業(yè)務流量區(qū)別處理，降低網(wǎng)絡擴容成本；另一方面是將控制面集中，統(tǒng)一城域邊緣業(yè)務網(wǎng)元的控制面，實現(xiàn)資源統(tǒng)一管理和靈活調(diào)整；同時，引入城域業(yè)務編排器，實現(xiàn)靈活的業(yè)務編排和網(wǎng)絡能力開放。

3 IP城域網(wǎng)重構(gòu)與云化演進的探索

為積極跟蹤SDN、NFV及云技術的發(fā)展，從2016年開始，中國聯(lián)通集團公司在部分IP城域網(wǎng)內(nèi)組織進行了網(wǎng)絡重構(gòu)和云化演進的試點。2016年，集團選取了山東、天津、江蘇3?。ㄊ校┻M行試點，初見成效。2017年，試點規(guī)模擴張到了8省，以DC為核心調(diào)整網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一城域邊緣業(yè)務網(wǎng)元的控制面，引入NFV增強網(wǎng)元的靈活性，實現(xiàn)IP網(wǎng)元通用化目標。

主要在vBRAS（山東、安徽等省）、云化端局（河北雄安）、VDC（廣東）等方面進行現(xiàn)網(wǎng)技術驗證，各地試點均取得了階段性的成果。

3.1 國內(nèi)最大規(guī)模的vBRAS全業(yè)務承載局點

棗莊新型城域網(wǎng)試點利用棗莊聯(lián)通現(xiàn)有IDC機房的空余機架和鏈路資源，采用廠商提供的全套NFV系統(tǒng)部署實施，為試點的區(qū)縣用戶提供和現(xiàn)有BRAS一樣的全業(yè)務能力，從而驗證新型城域網(wǎng)架構(gòu)的業(yè)務能力和可靠性。棗莊聯(lián)通城域網(wǎng)DC拓撲如圖2所示。

山東棗莊vBRAS試點方案是目前國內(nèi)最大規(guī)模的vBRAS全業(yè)務現(xiàn)網(wǎng)局點的成功案例。2017年11月完成割接，實現(xiàn)寬帶用戶3萬，IPTV業(yè)務1.5萬，專線200+條。

試點方案采用CORD理念重構(gòu)城域網(wǎng)邊緣節(jié)點，提供基于SDN的業(yè)務能力平臺，NFV云資源池化，實現(xiàn)了全業(yè)務承載。創(chuàng)新地采用NFV+交換機兩級扁平化架構(gòu)，打造彈性靈活的業(yè)務資源池。IPTV實現(xiàn)了轉(zhuǎn)控分離，優(yōu)化了IPTV視頻流量，大幅降低流量成本，并提供基于MANO的業(yè)務編排能力，為今后新業(yè)務的引入帶來便利。

使用vBRAS作為IPTV視頻業(yè)務的控制節(jié)點，Pool-GW或城域網(wǎng)POP交換機做視頻業(yè)務的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，實現(xiàn)IPTV視頻業(yè)務的轉(zhuǎn)控分離，解決大流量視頻業(yè)務對BRAS的沖擊，大幅降低BRAS擴容的成本。

同時，在安全方面，由于vBRAS是基于NFV架構(gòu)，有別于傳統(tǒng)BRAS，試點資源池進行了全面的漏掃和安全加固。在網(wǎng)管方面，棗莊試點已和IP綜合網(wǎng)管系統(tǒng)實現(xiàn)了vBRAS網(wǎng)元的對接，省網(wǎng)管已實現(xiàn)監(jiān)控整個棗莊試點vBRAS資源池的運行情況。在投資方面，原有BRAS設備下電，板卡調(diào)撥利舊到其他城域網(wǎng)擴容，確保了前期投資不浪費。

圖2 棗莊聯(lián)通城域網(wǎng)DC拓撲

IP網(wǎng)元通用化大幅降低了CAPEX和OPEX。以山東棗莊IP城域網(wǎng)為例，部署傳統(tǒng)BRAS設備14臺，設備投資約838萬元，年電費消耗約35.74萬元。采用vBRAS組網(wǎng)，設備集中部署，需要服務器約15臺、交換機2臺，設備投資約250萬元，年電費消耗約13.58萬元。在同等用戶規(guī)模的情況下，vBRAS的建設成本約為傳統(tǒng)BRAS的30%，年運營成本約為傳統(tǒng)設備的35%，整體提升網(wǎng)絡投資性價比。

3.2 基于VxLAN的VDC網(wǎng)絡

廣東聯(lián)通將VxLAN引入城域網(wǎng)和IDC中，率先打造了中國聯(lián)通最大的一張基于VxLAN技術的VDC網(wǎng)絡。目前，廣東聯(lián)通VxLAN專網(wǎng)已初步具備“云+網(wǎng)”統(tǒng)一交付能力，具有跨省份專線入云的快速業(yè)務部署能力和跨地域容災備份能力，實現(xiàn)了RMS業(yè)務以及21個地（市）100多家政企用戶接入VDC并商用，為云網(wǎng)一體化政企產(chǎn)品的商用提供了可行的解決方案。廣東聯(lián)通VDC網(wǎng)絡方案拓撲詳見圖3。

廣東聯(lián)通的VDC網(wǎng)絡方案采用SDN架構(gòu)，利用虛擬化資源、自動化部署廣域網(wǎng)VxLAN隧道、可視化管理等技術手段，加速服務交付，提升廣域網(wǎng)性能及可用性，簡化運維，降低總體成本。

圖3 廣東聯(lián)通VDC網(wǎng)絡方案拓撲

2018年通過部署自服務Portal、編排器、CMP平臺實現(xiàn)多云納管，完善“多云+網(wǎng)”的云網(wǎng)一體的用戶自服務交付能力，帶動專線建設與銷售。

3.3 云化端局，網(wǎng)絡智能

雄安新區(qū)聯(lián)通在新區(qū)對城域網(wǎng)實施了網(wǎng)絡架構(gòu)重構(gòu)，一期建設了3個核心數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建新型電信云、業(yè)務云綜合承載寬帶、高清視頻等多項業(yè)務，并同時通過全面虛擬化實現(xiàn)網(wǎng)絡重構(gòu)，驗證基于云化端局的新型IP城域網(wǎng)的可用性。

在SegmentRouting等新技術下，以智能彈性網(wǎng)絡增進業(yè)務部署的靈活性，大幅提升了城域網(wǎng)的服務能力與運維水平，滿足各類信息通信業(yè)務在新區(qū)的彈性發(fā)展需求。

河北聯(lián)通雄安新區(qū)云化端局網(wǎng)絡架構(gòu)詳見圖4。

圖4 河北聯(lián)通雄安新區(qū)云化端局網(wǎng)絡架構(gòu)

截至目前，雄安聯(lián)通新網(wǎng)絡已能為新區(qū)家庭、社區(qū)與政企客戶提供包括全光高速寬帶網(wǎng)絡快速接入等低時延、高帶寬的網(wǎng)絡及云服務。達到了簡化運維、業(yè)務快速開通、網(wǎng)絡智能化、可視化、流量靈活調(diào)度、全業(yè)務承載的能力。

3.4 現(xiàn)網(wǎng)平滑升級到CU分離

合肥聯(lián)通的新型城域網(wǎng)試點采用原有設備的平滑升級，實現(xiàn)硬件無改變，現(xiàn)網(wǎng)設備利舊，平滑升級到CU分離方案，節(jié)省成本，保護投資。

CU分離方案是將轉(zhuǎn)發(fā)與控制模塊相互獨立，控制面部署在VM云資源池，轉(zhuǎn)發(fā)面采用現(xiàn)有BRAS，保障轉(zhuǎn)發(fā)能力，滿足網(wǎng)絡高質(zhì)量要求；同時將資源池云化，整體提升資源利用率。

3.5 網(wǎng)絡重構(gòu)和云化演進的試點帶來顯著效果

3.5.1 效果1：提升網(wǎng)絡競爭力

a）轉(zhuǎn)控分離：對控制流和業(yè)務流量區(qū)別處理，根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設備特性承載不同業(yè)務流量，降低網(wǎng)絡擴容成本。

b）集中控制：統(tǒng)一城域邊緣業(yè)務網(wǎng)元的控制面，實現(xiàn)資源統(tǒng)一管理、業(yè)務端到端部署和靈活調(diào)整。

c）能力開放：引入城域業(yè)務編排器，為業(yè)務的開發(fā)提供開放的API接口。迭代性的軟件開發(fā)成為今后網(wǎng)絡投資的重點。

3.5.2 效果2：提高投資有效性

a）效益改善：IP網(wǎng)元通用化大幅降低了CAPEX和OPEX，整體提升了網(wǎng)絡投資性價比。

b）差異服務：基于通用服務器和交換機，更易進行數(shù)據(jù)分揀和輸出，便于大數(shù)據(jù)、AI等新業(yè)務開發(fā)。

c）簡化運維：集中運維，簡化管理，符合互聯(lián)網(wǎng)化新運營的實踐需要。

4 后續(xù)演進發(fā)展思路

今后，將繼續(xù)以DC為中心，完善網(wǎng)絡與DC布局，推進網(wǎng)絡扁平化及流量疏導。在IP城域網(wǎng)及DC出口協(xié)同控制，進行流量流向按需優(yōu)化，提升網(wǎng)絡靈活性，降低網(wǎng)絡建設成本。推進轉(zhuǎn)控分離、網(wǎng)元虛擬化改造，以及軟硬件解耦工作，提升轉(zhuǎn)發(fā)面性能指標。并且將繼續(xù)深入探索業(yè)務靈活遷移及均衡承載能力，充分發(fā)掘設備潛力，提高網(wǎng)絡資源利用率。

中國聯(lián)通將繼續(xù)探索和實踐網(wǎng)絡重構(gòu)，逐步推進IP城域網(wǎng)的云化演進發(fā)展，將以新技術、新網(wǎng)絡以及新模式打造全新的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。