面向智慧園區的隨選網絡解決方案

徐洪磊，張園

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面向智慧園區的隨選網絡解決方案

徐洪磊，張園

（中國電信股份有限公司北京研究院，北京 102209）

介紹了中國電信隨選網絡在智慧園區中的解決方案，分析了園區環境中租戶的網絡需求和痛點，介紹了中國電信隨選網絡系統組成、業務模型以及隨選網絡系統在園區環境中的特點和優勢。

智慧園區；隨選網絡；編排器；云網協同

1 引言

眾所周知，“城市病”是由于城市人口、工業、交通運輸過度集中而造成的，快速城市化的國家和地區更容易受到“城市病”的困擾。2010年，IBM首先提出了“智慧城市”愿景，隨后眾多發達國家將智慧城市建設作為刺激經濟發展和建立長期競爭優勢的重要戰略。目前美國、新加坡、丹麥、瑞典等國家已邁入這一試驗田，中國也將北京、天津、上海等90個城市納為首批智慧城市試點建設區域。

在“智慧城市”這一先行概念的引導之下，“智慧園區”（以下簡稱“園區”）的理念也進入了公眾的視野。智慧園區是園區信息化基礎上的2.0，是智慧城市的重要表現形態，其體系結構與發展模式是智慧城市在一個小區域范圍內的縮影，既反映了智慧城市的主要體系模式與發展特征，又具備了不同于智慧城市發展模式的獨特性。

智慧園區通常以互聯網為載體，以“互聯網+產業”融合產業模式為手段，面向園區用戶提供全產業鏈支撐服務解決方案。而中國電信隨選網絡的智慧園區解決方案，則會通過SDN技術整合政企寬帶、專線、云、企業增值應用等，幫助園區運營方快速建立智慧園區服務平臺，面向園區租戶提供快捷、智能、低成本的一站式ICT（information and communication technology，信息和通信技術）服務。

2 園區的網絡需求和痛點

通過市場調查發現，入駐園區的中小微型企業、初創企業的ICT需求主要集中在：互聯網訪問、VPN（virtual private network，虛擬專用網絡）、云主機、云存儲以及視頻通信等增值應用。其中對VPN業務的需求基本可以分為兩類：一是企業專線，即訪問企業內網、交換開發文檔或銷售數據等；二是入云專線，即便捷、安全地接入公有云或私有云。

傳統上，這類業務通常由運營商提供MSTP（multi-service transfer platform，多業務傳送平臺）專線及MPLS VPN（multi-protocol label switching virtual private network，多協議標簽交換虛擬專用網絡）服務來滿足，但是開通時間一般在一個月左右，且費用昂貴，不適合成本敏感的小微企業使用，因此目前常見的替代方式為以下兩種。

? 使用IPSec、SSL之類的軟VPN服務代替企業互聯專線，但是這類服務性能受網絡負載影響較大，穩定性不佳，更適合移動終端臨時接入。

? 使用HTTPS、IPSec、SSH之類的加密服務訪問公有云或私有云，但是在會話數較多時對設備器性能壓力很大，且配置比較復雜。

3 隨選網絡的模型架構

2016年7月，中國電信正式發布“CTNet2025網絡重構計劃”，加快推進網絡智能化、業務生態化和運營智慧化。打造“隨選網絡”能力是中國電信網絡重構和戰略轉型關鍵舉措，通過引入SDN、NFV和云技術，為客戶提供“可視”“隨選”“自服務”的全新網絡體驗。

中小企業數量多、發展空間大、創新動力足，是我國實施創新驅動發展戰略的重要載體。國家高度重視中小企業發展，國務院總理李克強在2014年提出“大眾創業、萬眾創新”的號召，并密集出臺了一系列政策措施，大力扶持中小企業創新發展。

中國電信在《CTNet2025網絡重構白皮書》中提出的隨選網絡概念，正是針對上述中小企業的互通需求：隨選網絡是以用戶體驗為核心，以SDN/NFV、云計算等技術為基礎，通過自動化編排現有網絡、云計算等業務能力，滿足客戶需求的新型B2B業務。該業務具備以下3個主要特征。

（1）用戶定義業務

隨選網絡應具備企業客戶通過線上、線下的方式訂購網絡、云服務等業務的能力，未來實現從基礎的網絡服務、云服務到上層的PaaS、SaaS等業務的統一訂購、管理等功能。

（2）網絡配置自動化

隨選網絡應具備通過SDN控制器對網絡進行自動配置的能力。

（3）網絡資源按需指配

云服務天生具備按需使用的特性，而隨著企業云化服務的不斷增長，傳統網絡資源按帶寬、按端口、按固定時長收費的模式正在受到挑戰。隨選網絡通過自動化技術，使網絡具備與云服務一樣的靈活調整、靈活計費的能力。

對照以上業務特征，要求隨選網絡業務的基本架構如圖1所示。

（1）門戶

門戶提供客戶業務訂購、運營商業務運維和用戶自服務等功能。門戶應與CRM系統對接，實現客戶訂單的實時處理與計費。

（2）業務協同層

業務協同層的主要功能是實現跨域業務協同。向上負責接收客戶訂單和反饋業務運行、維護情況；向下將不同業務域（網絡、云）的訂單分發給相應領域的管理控制層。同時業務協同層還需與資源管理系統、服務開通系統等系統對接，具備自動獲取現網資源情況和下發工單的能力。

圖1 隨選網絡基本架構

（3）管理控制層

管理控制層負責對現有網絡、云等基礎設施進行自動化的業務配置，并將結果反饋給業務協同層。管理控制層主要由網絡控制器、云管理平臺、VNFM組成，其中：

? 網絡控制器主要實現網絡資源的自動化配置，可以通過部署成熟的SDN控制器實現，也可通過網管系統升級實現；

? 云管平臺采用成熟OpenStack產品，負責云側網絡、計算、存儲資源的配置和管理；

? VNFM采用成熟產品，以軟件的形式部署在虛擬機或云主機上，負責虛擬化網絡節點的配置和管理。

圖2 典型的隨選網絡實現過程

（4）基礎設施層

基礎網絡主要提供面向連接的服務；云服務平臺則提供IaaS、PaaS以及SaaS服務等。

典型的隨選網絡實現過程如圖2所示，主要可以分解為如下6個步驟。

步驟1 用戶在電商門戶訂購隨選網絡服務。

步驟2 用戶的訂購需求同步到運營商CRM系統。

步驟3 通過編排器在控制器生成設備配置。

步驟4 CPE按照用戶需求寄往指定地點。

步驟5 CPE加電上線尋找控制器獲取配置。

步驟6 CPE創建VxLAN隧道到指定對端。

與傳統企業專線相比，基于VxLAN overlay技術的隨選網絡最大的優勢在于可以根據用戶的需求快速且低成本地提供與專線類似的內網互聯服務，隧道兩端設備都處于一套SDN控制系統管理下時可以更方便地提供鏈路快速建立和拆除、二/三層帶寬調整、通信加密、網絡質量檢測和故障管理等傳統專線手段難以靈活提供的客戶服務能力。當然，overlay技術相比專線業務也存在QoS不高、鏈路時延抖動指標較差的問題，但是隨著我國互聯網接入側帶寬的迅速擴容，這些問題已經不會對中小型企業的日常運營產生嚴重障礙。

4 隨選網絡的應用場景

（1）更快捷：企業分支互聯互通

提供企業總部與分支、分支與分支間的安全、穩定互通能力。隨選網絡是在傳統企業專線基礎上，提供專線業務快速部署、開通、帶寬可選等功能。在企業專線場景中，跨域專線將成為隨選網絡的主要場景。

隨著企業規模不斷擴大，分支機構的數量不斷增加，企業對跨本地網、跨省際甚至跨國際專線的需求不斷增加。通過跨域專線，企業分支機構可以和總部IT系統或自建私有云進行數據互通。傳統跨域專線開通周期長達數月，借助隨選網絡混合組網方案，可實現專線快速開通。

（2）更安全：強大的互聯網訪問控制能力

當前企業客戶均具備訪問互聯網的能力。但中小企業IT運維能力有限，對互聯網安全防護能力不足。因此隨選網絡互聯網專線場景面向此類客戶，提供基于專線的企業防火墻、WAN加速、負載均衡、防DDoS（distributed denial of service，分布式拒絕服務）攻擊等增值服務，降低企業在IT運維上的成本，增強專線客戶黏性。

（3）更便利：豐富的云端服務

隨著企業云化的逐步推進，大型企業將私有云上部署自己的核心業務，如財務信息、專利信息等，選擇公有云部署自己的非關鍵業務，如客戶關系、電商門戶等；中小企業則將自己的IT系統逐步移植到公有云上，以租代建減少企業自身固定資產的投入；對于小微初創企業，則更傾向于使用成熟、免費的標準化IT軟件滿足自身IT的需求，而這些軟件基本都采用云化部署的方式。

企業對云服務的訴求，促使云專線產品的重要性逐步提升。隨選網絡云專線場景的目標是云網協同，能夠向企業同時提供云、網兩種業務。具體業務場景包括私有云與公有云間的云間高速和企業云接入。

5 園區隨選網絡解決方案

隨選網絡的相關技術已經比較成熟，但是如何將其良好地適配到智慧園區，仍然存在一些必須解決的技術問題，如下所示。

（1）價格問題

典型的隨選網絡面向的終端客戶是具有自主接入Internet能力、自主購買CPE的中小企業，隨選網絡用戶側CPE相比傳統MPLS接入企業側CE（通常使用專用路由器或者高性能服務器）價格顯著下降，但是仍然有數千元的成本；而園區中除了中小企業以外，還有大量對價格更加敏感的初創企業、小微企業，這類企業的特點是希望盡量依賴園區的網絡設施，避免對CPE等固定資產的投資，更傾向于采用租賃服務的形式。

（2）敏捷開通

互聯網創新時代，小微企業發展速度加快，企業站點變動更加頻繁，對線路服務開通時間要求提高。

（3）云網協同

大量園區企業為降低成本，減少固定資產投資，更傾向于將各類生產銷售數據放在云端，租用云端IT服務，因此更加關注傳輸速度及安全性。

（4）國際加速

國內外網絡多點布局企業普遍存在，且國內外互訪速度要求較高。

（5）混合組網

行業生態化、企業與分支機構組網、與價值鏈的上下游企業數據傳輸等。

從長遠來看，隨選網絡園區解決方案需要解決以上諸多難題，面向創業園區或寫字樓的中小微企業，提供輕資產、簡配置、輕便靈活的云網協同業務。在園區管理方統一調度下，客戶可以在入駐當天獲得日常運營所需的網絡資源和云資源，無需購買昂貴的服務器設備。隨選園區解決方案能夠全面滿足園區類客戶租期靈活、租戶流動性大、辦公室或辦公位頻繁變更的要求，同時幫助園區實現管理和服務轉型升級。

目前中國電信已在全國多地試點隨選網絡園區解決方案，前期主要致力于實現以下功能：

? 自助開通租戶的互聯網訪問通道，帶寬可配置；

? 自助開通租戶云主機，并可配置云的公網地址、訪問策略；

? 自助開通租戶工位到云主機的二/三層云專線。

隨選網絡園區解決方案根據園區的具體情況不同大致可以分以下兩類。

（1）瘦CPE方案

用戶側使用瘦CPE，瘦CPE通常設備形態為一個1U的小型桌面設備，支持單租戶VxLAN隧道連接，單臺設備價格為3 000~10 000元，適合中小企業作為獨立專線接入設備使用。

圖3 本地云解決方案

（2）胖CPE方案

用戶側不部署CPE，僅部署簡單園區網絡接入能力；在園區出口部署三層交換機（需要交換機支持VxLAN封裝及解封裝能力），通過出口交換機打通VxLAN隧道到園區本地云或公有云，在公有云部署胖CPE，為整個園區提供服務；胖CPE一般由虛擬化設備實現，具有較強的多用戶（不少于500個用戶）處理能力和轉發能力，適合小微企業作為共享專線接入設備。

從智慧園區輕資產、簡配置的特點來說，胖CPE方案更加適合大規模部署，同時也更加適應云網一體的園區網絡建設思路，是目前主推方案，而根據使用的云資源不同，也可將胖CPE方案進一步細分為本地云方案和公有云方案兩類。

本地云解決方案如圖3所示，具體介紹如下。

本地云解決方案面向園區ICT運營能力較強、具備自建云數據中心機房的園區。其通過部署一臺AAA服務器實現客戶認證，可以采用后臺MAC地址注冊，即VLAN+MAC?VxLAN VNI對應方式，也可以采用IEEE 802.1x認證用戶名+密碼（提供客戶端）的方式。

系統部署要求為：編排器（1+1主備）、控制器（1+1主備）、園區與IDC/云資源池各部署一臺VxLAN交換機。

服務開通方式主要有兩種：通過業務門戶對SDN編排器、控制器下發業務指令，編排器實現專線與云資源的協同配置，控制器實現專線兩端的設備配置命令下發；二層VxLAN隧道實現客戶終端與局端IDC、云資源池之間的大二層互聯，客戶可將云內資源當作內網，也可通過云端CPE訪問Internet。

公有云解決方案如圖4所示，該方案針對沒有自建云數據中心機房，園區內用戶使用公有云（如天翼云、阿里云等）服務，且具有一定ICT管理能力的園區。其通過部署一臺AAA服務器實現客戶認證，可以采用后臺MAC地址注冊，即VLAN+MAC?VxLAN NI對應方式，也可以采用IEEE 802.1x認證用戶名+密碼（提供客戶端）的方式。

系統部署要求為：編排器（1+1主備）、控制器（1+1主備）、園區與IDC/云資源池各部署一臺VxLAN交換機，公有云節點內部署兩臺vCPE設備（1+1主備）。

服務開通方式主要有以下3種：

? 客戶終端與局端（就近電信局端機房）vCPE大二層互聯，vCPE與公網上的公有云之間采用三層VxLAN隧道互聯，實現網絡隔離；

? 局端云節點中vCPE作為園區客戶通往公有云和互聯網的控制點，與公有云內vCPE建立VxLAN隧道；

? 園區云與外部公有云之間的互聯方式視合作模式而定。已有隨選接入能力的公有云，通過VxLAN隧道實現安全訪問；未合作的公有云，客戶可通過互聯網直接訪問，或客戶自行安裝VPN終端軟件與云內網關互通。

圖4 公有云解決方案

6 園區隨選網絡設備形態

園區隨選網絡解決方案中涉及的設備包括CPE、vCPE、控制器、編排器、VxLAN交換機等，其中，CPE和vCPE是隨選網絡方案的專用設備，本文只單獨說明其設備形態，其他設備具有通用性，不再一一贅述。

? CPE是位于企業接入側的物理設備，為企業用戶提供專線、互聯網接入服務，可以提供多種上行接入方式，包括但不限于GE接口、LTE、xDSL接口等。

? 從功能上來說，vCPE設備與CPE并無差別；從設備實現角度看，vCPE將分散部署的傳統網絡業務功能云化，從傳統物理設備中抽離出來，上移并集中部署在云數據中心或網絡接入點POP（point-of-presence），徹底將業務應用與硬件解耦，純軟件實現網元功能，支持快速迭代和靈活部署；同時，計算資源由Hypervisor動態分配，可以根據業務的規模，配置不同吞吐量的vCPE產品；vCPE可以運行在通用x86服務器上，支持KVM、EXSi多種虛擬化環境，支持發布QCOW2、VMDK格式的鏡像，支持Virtio、SR-IOV多種網卡的虛擬化技術。

7 結束語

隨著越來越多的企業上云，云資源成為企業IT的必要組成部分。客戶對云內資源進行管理、調整或進行數據傳送時，需要敏捷安全的入云通道以及混合云節點之間的云間數據通道。

企業對云服務的訴求，促使云專線產品的重要性逐步提升，對于園區用戶來說更是如此，新型的智慧園區基于本地云或公有云，給園區中小企業客戶提供一站式、定制化的企業ICT云化服務，包括云主機、云存儲、云桌面、Office365、監控、視頻等。同時為園區提供統一的訂購、運維管理入口，實現企業ICT業務隨選。

隨選網絡智慧園區解決方案，通過SDN編排器與控制器、云管平臺進行協同，自動配置VxLAN隧道技術，為園區客戶提供經濟、快捷的入云專線通道和云增值服務，客戶可選擇利用中國電信163網絡或CN2網絡進行專線通道承載以及高等級數據加密，充分享受電信網絡帶來的差異化云網協同體驗。

打造隨選網絡能力是中國電信網絡重構和戰略轉型關鍵舉措，通過引入SDN、NFV和云技術，為客戶提供“可視”“隨選”“自服務”的全新網絡體驗。隨選網絡系統采用領先的網絡技術幫助廣大中小微企業客戶有效降低信息化使用門檻、強化企業IT能力，可提升業務開通效率80%以上，節約通信成本70%，降低能耗約50%。系統提供在線訂購、按需調整、自動化運維等業務功能，可根據客戶需求進行靈活的業務功能組合和資費方案設計。

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Solution for on-demand network in smart campus

XU Honglei, ZHANG Yuan

Beijing Research Institute of China Telecom Co., Ltd., Beijing 102209, China

The solution for China Telecom on-demand network in smart campus was introduced, and the demand and pain points of campus tenants in the campus environment were analyzed. Finally, the system composition, business model, as well as on-demand network features and advantages of the system in the campus environment were introduced.

smart campus, on-demand network, orchestrator, cloud network collaboration

TN929

A

10.11959/j.issn.1000?0801.2017324

2017?11?10；

2017?12?08

徐洪磊（1982?），男，中國電信股份有限公司北京研究院工程師、隨選網絡解決方案專家，主要研究方向為基于SDN的網絡流量疏導、調度技術，具有多項技術專利，曾獲得中國電信集團公司科學技術進步獎一等獎。

張園（1978?），女，中國電信股份有限公司北京研究院網絡研發部學科專家，ITU-T SG13基于SDN/NFV網絡架構研究組組長，CCSA TC3網絡總體組組長，長期從事軟交換、IMS、EPC等核心網關鍵技術、智能網絡及SDN關鍵技術研發工作。