［丁友梅］

1 引言

根據(jù)國務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃的通知中指出，推動我國數(shù)字經(jīng)濟健康發(fā)展中，要優(yōu)化升級數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，加快建設(shè)信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，建設(shè)高速泛在、天地一體、云網(wǎng)融合、智能敏捷、綠色低碳、安全可控的智能化綜合性數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施。

近年來互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)流量呈井噴式增長，而寬帶用戶發(fā)展空間有限，規(guī)模競爭轉(zhuǎn)向品質(zhì)競爭、智家應(yīng)用競爭。接應(yīng)“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，根據(jù)2B/2C/2H/各種業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能提供大容量、高帶寬、低時延，網(wǎng)絡(luò)彈性擴展，由封閉型轉(zhuǎn)向開放型，并能適配云網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化對接。

現(xiàn)有的傳統(tǒng)IP三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的結(jié)構(gòu)發(fā)展已經(jīng)很成熟，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)自身存在一些無法突破的限制與弊端無法無限擴展，瓶頸不斷涌現(xiàn)。而Spine-Leaf 城域葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)組成的“胖樹”結(jié)構(gòu)，很好地解決了三層網(wǎng)絡(luò)存在的各種問題。

2 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及存在問題

2.1 城域IP 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

現(xiàn)有城域網(wǎng)IP 網(wǎng)絡(luò)一般由傳輸?shù)娜龑蛹軜?gòu)組成，即核心—匯聚—接入。

核心層一般設(shè)置兩臺核心路由器，分別設(shè)置在區(qū)域DC 機房，上連ChinaNet 和CN2，下聯(lián)業(yè)務(wù)接入層，主要為接收全球路由表，承載國際互聯(lián)網(wǎng)、政企等流量；匯聚層即業(yè)務(wù)接入層主要由MSE（多服務(wù)邊緣設(shè)備）組成，下聯(lián)接入層設(shè)備OLT，家庭寬帶和政企客戶由此接入城域網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

目前IP 城域網(wǎng)主要承載如下業(yè)務(wù)。

①上網(wǎng)業(yè)務(wù)：主要是家庭客戶利用寬帶網(wǎng)絡(luò)訪問互聯(lián)網(wǎng)及享受一切相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

② VoIP 業(yè)務(wù)：利用Internet 或局域網(wǎng)來實現(xiàn)新型電話通信的IP 技術(shù)。

圖1 傳統(tǒng)IP 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

③ITV 業(yè)務(wù)：基于電信網(wǎng)并以電視為載體顯示的雙向通信手段。

④ 視頻業(yè)務(wù)：家庭客戶提供的視頻業(yè)務(wù)主要是家庭視頻監(jiān)控。

⑤ IP VPN 業(yè)務(wù)：VPN 常用于大中型企業(yè)跨地域組網(wǎng)、同城互聯(lián)、以及銀行、福利彩票營業(yè)網(wǎng)點的組網(wǎng)。

2.2 存在問題

采用三層架構(gòu)的傳統(tǒng)城域網(wǎng)對于南北向流量的業(yè)務(wù)形態(tài)非常有效，但隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展存在越來越多的問題。

（1）現(xiàn)有架構(gòu)難以滿足算力下沉帶來的邊緣云快速接入

現(xiàn)有IP 城域網(wǎng)難以滿足邊緣云泛在接入的需求，同時STN 網(wǎng)絡(luò)由于設(shè)備性能不足無法實現(xiàn)公眾客戶訪問邊緣云需求；云網(wǎng)對接未標(biāo)準(zhǔn)化，對接方案復(fù)雜。

（2）難以滿足東西向流量增長

傳統(tǒng)城域網(wǎng)(包括IP 光寬城域網(wǎng)與STN)以南北向流量為主，而隨著數(shù)據(jù)中心下沉、私有云等業(yè)務(wù)帶來的東西向流量井噴，樹形網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)難以適應(yīng)，需占用大量核心資源，無法無限擴展。

（3）帶寬及設(shè)備利用率低

用戶處理與帶寬接口緊耦合，導(dǎo)致并發(fā)用戶數(shù)低，帶寬利用率不均；無法形成資源池，可靠性得不到提升，設(shè)備分散且數(shù)量多，更大容量設(shè)備引入條件不充分。

（4）多業(yè)務(wù)并發(fā)時帶來的承載網(wǎng)設(shè)備session 不足

單用戶多業(yè)務(wù)并發(fā)時往往由于原有設(shè)備性能無法升級，session 數(shù)不足導(dǎo)致用戶業(yè)務(wù)掉線。

3 新型城域網(wǎng)介紹優(yōu)勢

3.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

新型城域網(wǎng)采用積木式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（如圖2 所示），主要包含城域POD、云網(wǎng)POP、POD 出口功能區(qū)三大組件，可基于業(yè)務(wù)量進行靈活擴展，滿足邊緣云的快速接入及東西向流量增長。

（1）城域POD

城域POD 基于城域葉脊網(wǎng)絡(luò)（Spine-Leaf）組建，每個POD 設(shè)置2 臺Spine，下掛多對Leaf 設(shè)備，實現(xiàn)POD 內(nèi)靈活擴展，Spine 和Leaf 設(shè)備對應(yīng)STN 網(wǎng)絡(luò)的ER 和B 設(shè)備。

Spine 用于實現(xiàn)高速流量轉(zhuǎn)發(fā)與Leaf 設(shè)備間流量互訪；Leaf 設(shè)備包含幾種不同類型，包括A-Leaf、S-Leaf 與B-Leaf。A-Leaf 作為公眾、政企與移動業(yè)務(wù)的接入點，實現(xiàn)固、移、云等業(yè)務(wù)綜合接入。A-Leaf 可采用多種廠家的設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)化對接，滿足異廠家組網(wǎng)需求。S-Leaf 作為核心/邊緣DC 及云資源池的網(wǎng)絡(luò)對接點，實現(xiàn)云資源池的標(biāo)準(zhǔn)化對接。B-Leaf 用于實現(xiàn)與外部網(wǎng)絡(luò)的對接。Leaf 原則上不直連城域外的網(wǎng)元，訪問外部網(wǎng)元通過Spine 轉(zhuǎn)發(fā)。

（2）云網(wǎng)POP

云網(wǎng)POP 包括云業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)出口網(wǎng)元和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)元，云業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)出口網(wǎng)元為互聯(lián)網(wǎng)、專線、VPN 等網(wǎng)關(guān)設(shè)備；基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)元包括Leaf、PE、ASBR 等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)專線終結(jié)設(shè)備。云網(wǎng)POP 中通過部署Leaf，連接云業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元，實現(xiàn)云資源池的標(biāo)準(zhǔn)化對接。

（3）POD 出口功能區(qū)

POD 出口功能區(qū)由Spine、Super-Spine（CR）、Leaf（ASBR）組成，與骨干網(wǎng)、業(yè)務(wù)平臺/核心網(wǎng)等外部網(wǎng)絡(luò)對接，實現(xiàn)差異化業(yè)務(wù)疏導(dǎo)。

Spine 定位實現(xiàn)國內(nèi)流量疏導(dǎo)，不接受全球路由表。當(dāng)一個區(qū)域設(shè)置多個POD 時，可通過Super-Spine（CR）進行匯聚。Super-Spine（CR）實現(xiàn)POD 間流量互訪、政企互聯(lián)網(wǎng)流量和國際流量疏導(dǎo)，接收全球路由表，通過細路由、策略路由等方式實現(xiàn)高質(zhì)量、差異化和安全服務(wù)。Leaf（ASBR）定位實現(xiàn)跨域VPN 業(yè)務(wù)提供。

POD 出口功能區(qū)內(nèi)，不同局址的2 臺Spine 設(shè)備交叉上連不同局址的2 臺城域CR，Leaf（ASBR）與CR/Spine設(shè)備可采用口字型互聯(lián)，隨業(yè)務(wù)量增大采用交叉上連。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

①城域Spine-Leaf 架構(gòu)，模塊化靈活擴展

源于CLOS 網(wǎng)絡(luò)的Spine-Leaf 架構(gòu)，借鑒數(shù)據(jù)中心流量匯聚與橫向彈性擴展優(yōu)點，通過內(nèi)部冗余實現(xiàn)任意兩節(jié)點間無阻塞轉(zhuǎn)發(fā)。

② 轉(zhuǎn)控分離vBRAS，提升網(wǎng)絡(luò)處理性能

寬帶業(yè)務(wù)集約化處理，控制面負責(zé)用戶的控制與管理，轉(zhuǎn)發(fā)面實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)發(fā)，提升網(wǎng)絡(luò)可靠性；提升新業(yè)務(wù)上線效率，能力進一步開放。

③SRv6/EVPN 協(xié)議統(tǒng)一，以極簡協(xié)議構(gòu)筑業(yè)網(wǎng)分離網(wǎng)絡(luò)，SRv6 被譽為下一代轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，基于源路由轉(zhuǎn)發(fā)模型，能夠?qū)崿F(xiàn)控制/轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議統(tǒng)一，實現(xiàn)快速收斂與負載分擔(dān)。

EVPN 實現(xiàn)二/三層業(yè)務(wù)承載的融合，從協(xié)議實現(xiàn)層面推進轉(zhuǎn)控分離。

基于SRV6/EVPN 技術(shù)實現(xiàn)業(yè)務(wù)融合承載，使能自動化連接能力，實現(xiàn)跨域自動化開通、一跳入云。

④ 網(wǎng)絡(luò)自動智能管控

城域新一代運營系統(tǒng)，實現(xiàn)城域編排、調(diào)度及控制。

4 新型城域網(wǎng)的應(yīng)用場景

以“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃為指導(dǎo)原則，采用基于Spine-Leaf 架構(gòu)對傳統(tǒng)IP 城域網(wǎng)進行改造，以解決運營商在天地一體、云網(wǎng)融合中建網(wǎng)的實際問題，實現(xiàn)固移、云網(wǎng)業(yè)務(wù)融合承載和靈活組網(wǎng)。

Spine-Leaf 架構(gòu)應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心時，一般可采用新建模式。而對于現(xiàn)有的城域網(wǎng)絡(luò)，則需考慮進行升級改造，充分利用現(xiàn)有資源。

4.1 網(wǎng)元及鏈路建設(shè)原則

①POD 區(qū)設(shè)置原則

設(shè)置POD 區(qū)時，應(yīng)根據(jù)地理、行政區(qū)域、用戶數(shù)及光纜網(wǎng)現(xiàn)狀對POD 區(qū)進行規(guī)劃。單POD 用戶數(shù)不低于80萬為基準(zhǔn)。

業(yè)務(wù)量不大的地區(qū)，設(shè)置單POD，可考慮Spine 和CR 合設(shè)，實現(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)出口。

在業(yè)務(wù)量大的地區(qū)，可設(shè)置多個 POD，CR 作為Super Spine 實現(xiàn)POD 間流量疏導(dǎo)。

② Spine-Leaf 設(shè)置原則

Spine-Leaf采用2級架構(gòu)。1個POD區(qū)配置一對Spine設(shè)備，Leaf 設(shè)備原則上利舊升級STN-B 設(shè)備并進行適當(dāng)補點。

③vBRAS 設(shè)置原則

vBRAS-CP 應(yīng)部署在2 個核心DC，實現(xiàn)異地災(zāi)備,滿足對全區(qū)光寬業(yè)務(wù)集中管理和控制。

按POD 集中部署轉(zhuǎn)控分離vBRAS-pUP，旁掛Spine設(shè)備，實現(xiàn)寬帶公眾用戶集中處理。vBRAS-pUP 設(shè)備部署時可采用1:1、1+1、N+1 等模式，池內(nèi)所有vBRAS-U設(shè)備工作在負載分擔(dān)模式下，所有設(shè)備均承載業(yè)務(wù)。

④ 鏈路設(shè)置原則

各網(wǎng)元成對配置時，可采用口字型組網(wǎng)方式，實現(xiàn)鏈路負荷分擔(dān)。

為了保證業(yè)務(wù)測試及部分業(yè)務(wù)割接，初期可考慮開通少量鏈路；當(dāng)達到鏈路擴容門限時按需擴容。

4.2 網(wǎng)絡(luò)部署方案

以XX 市XX 運營商IP 城域網(wǎng)為例，將XX 市城域網(wǎng)升級改造為基于Spine-Leaf 架構(gòu)的新型城域網(wǎng)。

XX 市XX 運營商承載約200 萬帶寬用戶，根據(jù)如上建設(shè)原則，可將現(xiàn)有城域網(wǎng)規(guī)劃為3 個POD 區(qū)。

各網(wǎng)元部署建議如下。

4.2.1 Super Spine

設(shè)置多個POD 的區(qū)域，可利舊原有城域網(wǎng)核心層設(shè)備CR 兼作Super Spine，疏導(dǎo)POD 間固網(wǎng)寬帶流量，并作為統(tǒng)一出口上聯(lián)至163；可利舊現(xiàn)網(wǎng)STN 核心層設(shè)備，匯聚4G/5G 等流量。后期結(jié)合帶寬流量，Spine 可按需直連163 和省級ER。

4.2.2 Bleaf

現(xiàn)網(wǎng)的ASBR 可利舊作為Bleaf，口字形對接STN 核心層，并利舊原有與城域網(wǎng)核心層、CN2 網(wǎng)絡(luò)的鏈路，承載 L2/L3 VPN 業(yè)務(wù)，實現(xiàn)POD 間組網(wǎng)和跨域組網(wǎng)接入。

4.2.3 Spine

每個城域POD 均設(shè)置一對Spine 設(shè)備，上聯(lián)至Super Spine 與城域ER，用于實現(xiàn)高速流量轉(zhuǎn)發(fā)與Leaf 設(shè)備間流量互訪、匯聚移動網(wǎng)流量；每個POD 區(qū)內(nèi)的STN B 設(shè)備上聯(lián)割接至Spine 設(shè)備，各POD 間互通流量通過Super Spine 進行疏導(dǎo)。

同一個POD 的兩臺Spine 設(shè)備安裝在不同的DC 機房內(nèi)，具備異地容災(zāi)及負荷分擔(dān)。

4.2.4 Aleaf

利舊現(xiàn)網(wǎng)STN B 設(shè)備（需具備SRV6 功能），實現(xiàn)寬帶接入網(wǎng)設(shè)備和基站設(shè)備等接入，實現(xiàn)固網(wǎng)和移動網(wǎng)合并為一張新型城域網(wǎng)。

4.2.5 vBRAS-CP

在兩個核心DC 節(jié)點分別部署一套轉(zhuǎn)控分離池化vBRAS，每個POD 區(qū)的Spine 設(shè)備以10G 鏈路上聯(lián)CP面的2 對Sleaf，實現(xiàn)1:1 熱備和虛實共管，實現(xiàn)光寬等業(yè)務(wù)集中管理和控制，具備異地容災(zāi)、彈性擴容能力。

4.2.6 vBRAS-pUP

在每個POD 節(jié)點部署一套vBRAS-pUP 池，旁掛Spine設(shè)備；vBRAS-pUP 設(shè)備數(shù)量根據(jù)POD 內(nèi)流量或Session 需求制定，需考慮流量轉(zhuǎn)發(fā)需求、CGN 板卡、特通板卡等，可利舊現(xiàn)網(wǎng)較空閑的MSE 設(shè)備升級為vBRAS-pUP。

每個POD 節(jié)點的vBRAS-pUP 池可與Spine 設(shè)備同節(jié)點部署，減輕網(wǎng)元互聯(lián)的傳輸壓力。

4.2.7 OLT 上連

城域POD 內(nèi)，OLT 雙歸至一對ALeaf；若傳輸資源不足時也可采用單歸至一臺ALeaf 進行跨板聚合。

4.3 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案

仍以XX 市XX 運營商為例，現(xiàn)有用戶結(jié)構(gòu)如表1 所示。

表1 用戶結(jié)構(gòu)

鏈路帶寬測算公式如下。

重要鏈路應(yīng)配置如表2 所示。

表2 重要鏈路測算表

根據(jù)建設(shè)原則及鏈路測算，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量應(yīng)配置如表3 所示。

表3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置數(shù)量

根據(jù)表3 配置，XX 市改造后的新型城域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 XX 市新型城域網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

5 結(jié)束語

采用“積木式”架構(gòu)、模塊化組件，可實現(xiàn)多業(yè)務(wù)融合承載、多廠商異構(gòu)組網(wǎng)。以現(xiàn)有STN 網(wǎng)為基礎(chǔ)，建設(shè)新型城域網(wǎng)，構(gòu)建架構(gòu)彈性擴展、云網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化對接，業(yè)務(wù)快速提供的新型城域網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)一承載固網(wǎng)寬帶、無線寬帶、政企專線、入云等云網(wǎng)融合業(yè)務(wù)，保障用戶固定和無線接入體驗一致性，降低建網(wǎng)成本，提升運營效率。