城域網網絡架構優化研究

◆馮南梓

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城域網網絡架構優化研究

◆馮南梓

（廣東省電信規劃設計院有限公司 廣東 510630）

隨著互聯網業務在電信網絡的廣泛應用和寬帶互聯網用戶的快速發展，城域網作為重要的承載網絡，對運營商業務發展和用戶體驗起關鍵作用。本文從城域網網絡現狀入手，分析城域網網絡面臨的問題，提出城域網優化建議，確保整個城域網結構合理，易于管理維護。

城域網；扁平化；虛擬化

0 引言

寬帶業務正走向多元化，公眾寬帶業務、互聯網視聽及企業互聯業務大量應用，寬帶業務應用場景綜合化現象正逐步呈現。隨著寬帶普及提速工程的持續推進，特別是業務資費的下降和寬帶市場競爭的日趨激勵，用戶的帶寬需求快速增長。在外部環境快速變化的背景下，運營商的城域網正面臨新的挑戰。本文主要對城域網現狀和面臨的挑戰進行分析，對城域網網絡架構演進方案進行論述。

1 城域網網絡架構現狀分析

城域網是在城域范圍內組建的，用于實現個人和企業用戶的語音、視頻、數據等多種業務接入、匯聚和轉發，包括城域骨干網、業務控制層和寬帶接入網。

城域骨干網：由城域核心路由器負責對業務控制層設備進行端口和流量匯聚，并作為IP 城域網到IP骨干網的流量轉發出口。

業務控制層：由多業務邊緣服務器（包括BRAS、SR、MSE等）作為業務接入控制點組成，主要負責業務接入與控制。

寬帶接入網：是業務控制層以下，用戶家庭網關以上（不含CPE）的二層接入網絡。

2 城域網面臨挑戰

2.1 城域骨干層

城域骨干層作為城域網出口核心，主要承擔城域網流量匯聚和轉發，通常采用核心路由器和匯聚路由器組成。現在路由器普遍應用100G/400G平臺設備，設備采用10GE和100GE等以太端口為主。隨著寬帶提速、高清視頻等在城域網規模應用，路由器的端口和轉發能力需求快速增長，而骨干層路由器普遍采用集群多機和多節點部署來滿足建設需求。隨著建設規模不斷擴大，核心設備主要采用2核心或4核心結構，原有的建設模式在業務快速發展的背景下越來越顯得困難，需要從網絡架構和網絡技術等方面進行優化和調整，以滿足業務發展需要。

2.2 城域業務控制層

城域網業務控制層作為城域網業務的接入和控制節點，由BRAS、SR或MSE組成。業務控制層設備部署經過了以下幾個階段：

（1）集中：業務處于起步階段，業務量較小，此階段主要采用業務控制層設備集中部署，滿足用戶的接入需求，降低建設和維護成本。

（2）分散：在業務快速發展期，業務量迅速增長，為了快速響應用戶的接入需求，將業務控制層設備逐步下沉，但建設和維護快速增加。

（3）再集中：在業務發展進入成熟期，業務規模大，但業務量增長率保持穩定。過多的業務控制層節點將降低網絡資源的利用率，提高網絡建設和維護成本。隨著網絡技術快速發展，并結合降本增效的思路，節點部署又往集中部署回歸。

在以專用硬件為建設模型的背景下，業務控制層面臨以下幾個問題：

（1）設備利用率不均衡

城域網內業務控制層單臺設備的IP地址利用率普遍在40%～90%之間，但從城域網總體IP地址利用率估計在50%～70%。隨著業務控制層節點數量的不斷增加，整網IP地址利用率將較難提升。

由于每臺業務控制層設備覆蓋的物理范圍和用戶不同，存在設備間負載不均衡，部分設備負載偏大，而部分設備負載偏小，需要維護人員不斷反復割接業務，用戶體驗較差。

（2）新增業務特性依賴于專用硬件

新增業務特性依賴專用硬件，如設備廠商采用專用的CGN板卡，通過隧道和地址翻譯實現IPv4/IPv6雙棧部署。但專用硬件開發復雜，異廠商協議互通困難，業務部署慢等，造成網絡升級復雜，建設成本高等情況。

3 城域網架構優化

針對城域網存在的問題，結合網絡演進的趨勢，建議對城域網的網絡架構和設備部署進行優化：

（1）優化網絡架構

將城域核心層和城域出口層進行合，使原來城域核心層-城域出口層-城域業務控制層-接入網的網路架構優化為城域核心層-城域業務控制層-接入網。通過扁平化，業務控制層直接接入核心層，減少原來城域核心層和城域出口層的背靠背投資，提高轉發效率。并通過引入大容量轉發平臺及高速率鏈路，壓縮核心局點的設備數量，提升設備的資源利用率，降低建設和維護成本。

圖1優化網絡架構圖

（2）推進專用硬件集中部署

考慮到專用硬件分散部署帶來的資源利用率低，維護成本高等不足，推動專用硬件由分散部署調整為集中+分散部署。在業務控制層只部署業務終結能力，冗余備份能力集中部署在核心層。集中+分散的建設模式大大降低整網建設成本，提升設備資源的利用率。

（3）應用業務控制層虛擬化

在X86云平臺上通過業務虛擬化實現BRAS功能，寬帶接入網可通過OLT直掛或MSE起VxLAN的方式接入云BRAS，實現業務快速部署和資源彈性開通。

圖2應用業務控制層虛擬化圖

4 結語

目前，電信運營商城域網面臨網絡層級多，設備轉發能力低，流量監控和調度手段不足，不能滿足業務快速部署和彈性擴展的新需求，運營商需要在未來的城域網建設中不斷完善網絡建設方案，以保障城域網更加穩定、可靠運行。