劉立剛，張建忠，呂文琳，陳成運(yùn)，孫 梅（.中國(guó)聯(lián)通山東分公司，山東濟(jì)南 5000；.山東省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，山東濟(jì)南 500）

1 概述

《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》指出數(shù)字經(jīng)濟(jì)是繼農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、工業(yè)經(jīng)濟(jì)之后的主要經(jīng)濟(jì)形態(tài)。規(guī)劃要求加快建設(shè)信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，推進(jìn)云網(wǎng)協(xié)同和算網(wǎng)融合發(fā)展，有序推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施智能升級(jí)，加快企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，深化重點(diǎn)行業(yè)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)和集群數(shù)字化轉(zhuǎn)型，培育轉(zhuǎn)型支撐服務(wù)生態(tài)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，以算力為基礎(chǔ)的數(shù)字經(jīng)濟(jì)將進(jìn)入全面擴(kuò)展期，網(wǎng)絡(luò)對(duì)算力的支撐作用也日漸凸顯，算力和網(wǎng)絡(luò)融合成為大勢(shì)所趨。

中國(guó)聯(lián)通以SR-MPLS/SRv6、EVPN、SDN/NFV 等技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一張以通信云DC 為核心的智能城域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了固定寬帶、政企業(yè)務(wù)和移動(dòng)業(yè)務(wù)的綜合承載［1-2］，是以算網(wǎng)一體為重要特征的新一代數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，為千行百業(yè)的數(shù)字化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型，越來(lái)越多的業(yè)務(wù)對(duì)智能城域網(wǎng)等承載網(wǎng)提出了新的要求，不僅需滿足大帶寬、低時(shí)延、高可靠的網(wǎng)絡(luò)性能要求，還需滿足差異化服務(wù)保障、確定性帶寬要求［3-6］。

為了在一張物理網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)滿足各類不同業(yè)務(wù)的差異化需求，網(wǎng)絡(luò)切片應(yīng)運(yùn)而生。網(wǎng)絡(luò)切片（Net?work Slicing）是指在同一網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上，將物理網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)端到端、虛擬的、隔離的（物理隔離/邏輯隔離）、按需定制的專用邏輯網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)具備不同的功能特點(diǎn)，可以靈活定義自己的邏輯拓?fù)?、SLA需求、可靠性和安全等級(jí)，以滿足不同客戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)能力的不同要求，如時(shí)延、帶寬、連接數(shù)等。

2 智能城域網(wǎng)切片技術(shù)

2.1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展情況

切片概念由運(yùn)營(yíng)商聯(lián)盟NGMN 提出［7］，3GPP、ITU、IETF 等標(biāo)準(zhǔn)組織都開(kāi)展了網(wǎng)絡(luò)切片的標(biāo)準(zhǔn)化研究工作。其中3GPP SA2和SA5定義了無(wú)線網(wǎng)子切片、核心網(wǎng)子切片的業(yè)務(wù)功能及管理功能，ITU-T 和IETF定義了承載網(wǎng)子切片的業(yè)務(wù)功能及管控功能及信息模型。

中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CCSA）成立的“5G 網(wǎng)絡(luò)端到端切片特設(shè)項(xiàng)目組（SP2）”［8］制定了《端到端網(wǎng)絡(luò)切片的總體技術(shù)要求》《基于IP 承載網(wǎng)絡(luò)的端到端切片對(duì)接技術(shù)要求》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，打破了標(biāo)準(zhǔn)分層分域獨(dú)立制訂的歷史，實(shí)現(xiàn)了跨域協(xié)同。

2.2 相關(guān)切片技術(shù)

智能城域網(wǎng)已全面部署VPN+QoS，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)軟隔離切片服務(wù)，業(yè)務(wù)在使用VPN 承載時(shí)，不同業(yè)務(wù)打上不同的QoS 優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)，根據(jù)優(yōu)先級(jí)的標(biāo)識(shí)匹配不同的QoS 策略，保證業(yè)務(wù)帶寬及服務(wù)質(zhì)量。運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)業(yè)務(wù)種類規(guī)劃不同優(yōu)先級(jí)的隧道，將業(yè)務(wù)VPN 綁定或者引流到指定的隧道上，實(shí)現(xiàn)差異化承載。

智能城域網(wǎng)也可根據(jù)客戶要求提供硬切片隔離服務(wù)，主要實(shí)現(xiàn)方式如下。

a）基于物理設(shè)備的硬隔離：對(duì)特定業(yè)務(wù)使用專有設(shè)備進(jìn)行切片承載，部署獨(dú)立的BGP、IGP協(xié)議。

b）基于FlexE 的硬隔離：FlexE 的核心功能通過(guò)在MAC 層 與PHY 層 引入Shim 層 實(shí)現(xiàn)，它 可以將Flex?Egroup 中每個(gè)物理以太接口劃分為多個(gè)時(shí)隙（slot）的數(shù)據(jù)承載通道。FlexE 用戶（client）數(shù)據(jù)流中的以太網(wǎng)幀以64/66 B 編碼為單位切分為數(shù)據(jù)塊，通過(guò)FlexE Shim實(shí)現(xiàn)在FlexEgroup中的多個(gè)物理接口與時(shí)隙之間的分發(fā)。利用FlexE 的劃分多數(shù)據(jù)通道能力，可以將物理以太接口的帶寬劃分給多個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)切片使用，并可以隔離不同切片之間流量的相互影響。在協(xié)議層面，將不同切片的子接口放入不同的BGP PEER以及IGP 進(jìn)程中，根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)選擇不同的切片承載［9］。

c）基于物理端口的硬隔離：根據(jù)需求在設(shè)備上使用以太物理端口做切片，并配置獨(dú)立的傳輸資源，每個(gè)切片使用不同的物理端口實(shí)現(xiàn)隔離。運(yùn)營(yíng)商可通過(guò)捆綁或解捆綁端口調(diào)整切片帶寬，靈活增刪切片。在協(xié)議層面，將不同切片的端口放入不同的BGP PEER以及IGP進(jìn)程中，根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)選擇不同的切片承載。

3 智能城域網(wǎng)硬切片部署實(shí)踐

3.1 切片設(shè)計(jì)

不同用戶、行業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延、覆蓋、可靠性、速率、連接密度、連接成本等特性需求不同，智能城域網(wǎng)側(cè)的切片在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮隔離度、時(shí)延、帶寬等因素。

從性能指標(biāo)、功能差異、對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求、運(yùn)維模式等方面，智能城域網(wǎng)可劃分為3個(gè)切片，即面向公眾用戶的2H/2C 切片、面向普通行業(yè)用戶的2B 切片、面向垂直行業(yè)用戶的切片。

a）2H/2C切片：面向個(gè)人用戶、家庭寬帶提供的業(yè)務(wù)，保證一致或更好的用戶體驗(yàn)。

b）2B 切片：面向普通行業(yè)用戶，存在一定的隔離、業(yè)務(wù)質(zhì)量保障需求，在連接管理等方面有定制化差異。

c）垂直行業(yè)切片：面向具有高度隔離或者高業(yè)務(wù)質(zhì)量保障等特殊需求的用戶，安全等級(jí)要求極高。

3.2 硬隔離切片部署方案

根據(jù)前述硬切片技術(shù)，結(jié)合客戶需求及目前智能城域網(wǎng)設(shè)備部署情況、建設(shè)成本，智能城域網(wǎng)硬隔離切片部署實(shí)施時(shí)可主要采用基于FlexE、基于物理端口和FlexE組合的方案。

3.2.1 基于FlexE的硬隔離切片部署方案

基于FlexE的切片技術(shù)在應(yīng)用部署時(shí)，遵從OIF論壇發(fā)布的FlexE 2.1 標(biāo)準(zhǔn)，分別將2H/2C 業(yè)務(wù)、2B 業(yè)務(wù)、垂直行業(yè)業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)不同的FLexE 子通道，共需3 套網(wǎng)絡(luò)資源（IP 地址、SID 標(biāo)簽、子接口配置、BGP 鄰居、IGP進(jìn)程等）。部署方案如圖1所示。

圖1 基于FlexE的硬隔離方案示意圖

智能城域網(wǎng)核心（MCR）、匯聚（MER）、接入（MAR）各層面FlexE硬隔離切片部署如下。

a）核心匯聚層之間，根據(jù)需求將端口模式切換到FlexE模式，部署3個(gè)FlexE硬隔離切片。

b）現(xiàn)有接入層如采用100GE 速率端口組網(wǎng)，根據(jù)需求將端口模式切換到FlexE 模式，部署3 個(gè)FlexE 硬隔離切片。

c）現(xiàn)有接入層如采用10GE 速率端口組網(wǎng)，將接入環(huán)升級(jí)到100GE，并部署3個(gè)FlexE硬隔離切片。

d）新建接入層時(shí)，采用100GE 速率端口進(jìn)行組網(wǎng)，并部署3個(gè)FlexE硬隔離切片。

3.2.2 基于物理端口和FlexE 混合的硬隔離切片部署方案

根據(jù)智能城域網(wǎng)部署情況，核心匯聚層面采用基于以太物理端口的硬隔離技術(shù)，接入環(huán)之間采用FlexE硬隔離技術(shù)（遵從OIF發(fā)布的FlexE 2.1標(biāo)準(zhǔn)）。部署方案如圖2所示。

考慮到資源占用情況，部署該方案時(shí)，可對(duì)切片分類進(jìn)行調(diào)整，配置2 個(gè)硬隔離切片，分為2H/2C/2B切片、垂直行業(yè)切片，不同切片的以太物理接口互相獨(dú)立或?qū)?yīng)不同的FLexE子通道，分別進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置，共需要2 套網(wǎng)絡(luò)資源（IP 地址、SID 標(biāo)簽、子接口配置、BGP鄰居、IGP進(jìn)程等）。

智能城域網(wǎng)核心（MCR）、匯聚（MER）、接入（MAR）各層面的硬隔離切片部署如下。

a）核心、匯聚層在現(xiàn)有100GE 速率端口組網(wǎng)的基礎(chǔ)上，再采用獨(dú)立的10GE/100GE 端口及傳輸資源，組成1 個(gè)新的硬隔離切片，原有100G 環(huán)切片承載2H/2C/2B業(yè)務(wù)，新增10G/100G環(huán)切片承載垂直行業(yè)切片。

b）接入層部署切片時(shí)，與MER 對(duì)接的MAR 設(shè)備新占用1 個(gè)獨(dú)立的10GE/100GE 以太物理端口，新增10G/100GE 互聯(lián)鏈路，組成1 個(gè)新的硬隔離切片。原有物理端口切片承載2H/2C/2B 業(yè)務(wù)，新增10G/100G物理端口切片承載垂直行業(yè)業(yè)務(wù)。

c）現(xiàn)有接入層MAR 之間采用100GE 組網(wǎng)時(shí)，按需將端口模式切換到FlexE 模式，部署2 個(gè)FlexE 硬隔離切片。

d）現(xiàn)有接入層MAR 之間采用10GE 組網(wǎng)時(shí)，將接入環(huán)升級(jí)到100GE，并部署2個(gè)FlexE硬隔離切片。

e）采用獨(dú)立物理端口切片時(shí)，以太端口配置為L(zhǎng)AG模式，便于后續(xù)擴(kuò)容帶寬增加端口。

3.3 硬隔離切片配置方案

3.3.1 基于FlexE的硬隔離切片配置

a）loopback 配置：每臺(tái)設(shè)備配置3 套loopback 地址，從0 起，逐一遞增對(duì)應(yīng)不同切片，即loopback0 對(duì)應(yīng)2H/2C 切片，loopback1 對(duì)應(yīng)2B 切片，loopback2 對(duì)應(yīng)垂直行業(yè)用戶切片。

b）IGP 配置：創(chuàng)建3 個(gè)ISIS 進(jìn)程，每切片對(duì)應(yīng)1 個(gè)ISIS進(jìn)程，各切片的loopback地址分別綁定對(duì)應(yīng)的ISIS進(jìn)程號(hào)。相鄰切片之間進(jìn)程號(hào)間隔100，即2H/2C 切片的ISIS 進(jìn)程號(hào)采用現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)ISIS 進(jìn)程號(hào)，2B 切片ISIS 進(jìn)程號(hào)在2H/2C 切片ISIS 進(jìn)程號(hào)基礎(chǔ)上加100，垂直行業(yè)用戶切片的ISIS 進(jìn)程號(hào)在2H/2C 切片的ISIS 進(jìn)程號(hào)基礎(chǔ)上加200，鏈路cost值相同。同一個(gè)切片內(nèi)接入環(huán)與核心匯聚環(huán)均分為2 個(gè)ISIS 進(jìn)程，進(jìn)程號(hào)不重復(fù)。切片內(nèi)每個(gè)接入環(huán)對(duì)應(yīng)匯聚設(shè)備間一對(duì)子接口，子接口編號(hào)和ISIS 進(jìn)程號(hào)保持一致。每個(gè)切片中匯聚設(shè)備間接口開(kāi)啟N+1 個(gè)子接口（N為接入環(huán)數(shù)量），面向接入側(cè)的N個(gè)子接口分別與N個(gè)接入環(huán)屬于同一ISIS 進(jìn)程，面向核心側(cè)的子接口與核心設(shè)備同屬于一個(gè)ISIS 進(jìn)程。

c）BGP 配置：考慮到后續(xù)維護(hù)便利，仍采用現(xiàn)有的BGP 進(jìn)程，對(duì)外1 個(gè)AS 號(hào)。接入和匯聚之間、匯聚和核心設(shè)備之間使用loopback 建立3 個(gè)BGP PEER，對(duì)應(yīng)3 個(gè)切片，按需配置VPNv4、VPNv6、EVPN 等地址族，切片之間使用BGP PEER 隔離，獨(dú)立發(fā)布路由及對(duì)應(yīng)loopback地址。BGP PEER根據(jù)切片策略，對(duì)切片擴(kuò)展團(tuán)體屬性進(jìn)行過(guò)濾，實(shí)現(xiàn)路由和切片鏈路的映射。

d）切片RT 配置：根據(jù)不同的出RT 引流到不同切片，切片RT取值范圍為6XXXX：1010—6XXXX：1200，步長(zhǎng)為10，依次對(duì)應(yīng)2H/2C、2B、垂直行業(yè)用戶切片等。其中2H/2C 切片為6 XXXX：1010，2B 切片為6XXXX：1020，垂直行業(yè)用戶切片為6XXXX：1030。在設(shè)備上配置BGP 路由策略，用于匹配經(jīng)BGP 協(xié)議反射至3 個(gè)BGP PEER 的切片RT，根據(jù)匹配結(jié)果選擇允許路由通過(guò)或丟棄。

e）帶寬配置：考慮到現(xiàn)階段業(yè)務(wù)主要承載在默認(rèn)2C 切片，2C 切片帶寬預(yù)留最大，2B 切片、垂直行業(yè)用戶切片帶寬按需配置，隨著業(yè)務(wù)承載情況動(dòng)態(tài)調(diào)整。

3.3.2 基于物理端口的硬隔離切片配置

采用基于物理端口切片的配置與基于FlexE 硬隔離切片在loopback、IGP、BGP、RT 的配置思路一致，根據(jù)切片數(shù)量取前2個(gè)參數(shù)。

3.4 現(xiàn)網(wǎng)部署應(yīng)用實(shí)踐

為滿足某垂直行業(yè)用戶業(yè)務(wù)承載的需求，某省聯(lián)通在智能城域網(wǎng)上全局部署了3個(gè)FlexE 硬切片分片，部署方案如圖3所示。

圖3 現(xiàn)有智能城域網(wǎng)硬切片部署承載方案

智能城域網(wǎng)切片具體配置如下。

a）端到端網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例由NSMF 下發(fā)給ANNSSMF、TN-NSSMF、CN-NSSMF。

b）智能城域網(wǎng)域東西向與無(wú)線、核心網(wǎng)對(duì)接，基于VLAN 標(biāo)識(shí)加入FlexE 硬切片，基于DSCP 標(biāo)識(shí)加入QoS隊(duì)列。

c）全局配置3 個(gè)FlexE 硬切片分片，分別對(duì)應(yīng)2C業(yè)務(wù)、2B 業(yè)務(wù)、行業(yè)專項(xiàng)業(yè)務(wù)，由IGP 多進(jìn)程方案約束切片拓?fù)洹?/p>

d）全局配置3 套IGP 進(jìn)程（ISISv4），均采用SR MPLS隧道。

e）全局規(guī)劃3 套Loopback v4 地址，并在行業(yè)專項(xiàng)切片中為該用戶規(guī)劃一個(gè)生產(chǎn)業(yè)務(wù)VPN（S_I_VPN）。

f）2C 切片的BGP PEER 通過(guò)loopback v4 地址建立，2B 切片的BGP PEER 通過(guò)第2 個(gè)進(jìn)程的loopback v4 地址建立，行業(yè)專項(xiàng)切片的BGP PEER 通過(guò)第3 個(gè)進(jìn)程的loopback v4地址建立。

在業(yè)務(wù)加載之前，某省聯(lián)通進(jìn)行了外場(chǎng)安全測(cè)試，涵蓋了無(wú)線、智能城域網(wǎng)、核心網(wǎng)專業(yè)以及端到端各個(gè)環(huán)節(jié)。智能城域網(wǎng)中FlexE 硬切片之間的隔離性測(cè)試、同一切片內(nèi)不同業(yè)務(wù)隔離/優(yōu)先級(jí)測(cè)試均達(dá)到了預(yù)期效果。

4 智能城域網(wǎng)切片部署建議

4.1 與OTN傳輸設(shè)備對(duì)接時(shí)部署建議

FlexE 標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)于FlexE 在光傳輸網(wǎng)絡(luò)中的映射定義了3 種模式，如表1 所示，建議使用Unaware模式。

表1 路由器FlexE接口與OTN對(duì)接模式

目前智能城域網(wǎng)核心匯聚設(shè)備之間部分互聯(lián)鏈路采用OTN 傳輸承載，部署FlexE 時(shí)，需要將OTN 端口設(shè)置為BIT 透明模式，采用這種模式對(duì)接時(shí)，OTN 設(shè)備無(wú)法再處理1588V2信號(hào)報(bào)文，可采取以下解決方案。

a）在現(xiàn)有OTN 承載的鏈路之外，核心匯聚設(shè)備之間單獨(dú)增加1條10GE光纖鏈路傳遞1588v2信號(hào)，可嘗試使用長(zhǎng)距光模塊進(jìn)行10GE光纖直連。

b）核心匯聚設(shè)備之間使用長(zhǎng)距光模塊光纖直連，如100GE/80 km，不通過(guò)OTN傳輸。

c）在匯聚設(shè)備處對(duì)接傳輸設(shè)備獲取時(shí)間源信號(hào)，不再?gòu)暮诵脑O(shè)備傳遞時(shí)間。因此在對(duì)接點(diǎn)需另外占用1 個(gè)10GE/1GE 端口，并設(shè)為MAC 透明模式，單獨(dú)傳遞時(shí)間信號(hào)。

4.2 軟硬切片部署建議

從技術(shù)角度看，在實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)承載、保障業(yè)務(wù)質(zhì)量方面，軟硬切片均可滿足業(yè)務(wù)要求。通過(guò)合理QoS 規(guī)劃和隊(duì)列調(diào)度，在擁塞場(chǎng)景下軟切片在網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)（時(shí)延、丟包率）與硬切片測(cè)試結(jié)果基本無(wú)差異。

由于網(wǎng)絡(luò)切片的選擇與網(wǎng)絡(luò)邏輯架構(gòu)的設(shè)計(jì)、承載協(xié)議的部署等密切相關(guān)，在部署硬切片時(shí)，建議規(guī)劃好切片數(shù)量，確定好架構(gòu)，盡量避免增刪切片增加配置復(fù)雜度。切片帶寬根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活調(diào)整，切片內(nèi)部采用不同優(yōu)先級(jí)對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行差異化調(diào)度，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)承載的差異化。

目前智能城域網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)切片應(yīng)主要采用軟切片（VPN+QoS），針對(duì)行業(yè)用戶的特殊要求，可考慮垂直行業(yè)要求按需部署硬切片。某省聯(lián)通根據(jù)重點(diǎn)業(yè)務(wù)需求已實(shí)施多個(gè)地（市）不同設(shè)備類型的硬切片規(guī)?；脑旒皯?yīng)用試點(diǎn)，同時(shí)完成了5G專網(wǎng)安全及端到端切片SLA 性能測(cè)試，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)得到行業(yè)用戶及業(yè)內(nèi)專家的一致認(rèn)可。

5 結(jié)束語(yǔ)

智能城域網(wǎng)是城域?qū)用婷嫦?G時(shí)代固移融合、算網(wǎng)一體的新型承載網(wǎng)絡(luò)，已高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)了5G業(yè)務(wù)的承載。某省聯(lián)通在智能城域網(wǎng)進(jìn)行多業(yè)務(wù)承載硬切片技術(shù)實(shí)踐，滿足了不同行業(yè)、不同用戶的差異化需求，積累了切片部署工程經(jīng)驗(yàn)。隨著我國(guó)千行萬(wàn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)入深水區(qū)，高速泛在、智能敏捷、算網(wǎng)一體的智能城域網(wǎng)將助推企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展。