基于智能城域網的vBRAS部署方案探討

關 青，馮忠義

（1.中訊郵電咨詢設計院有限公司，上海 200000；2.中國聯合網絡通信集團有限公司江蘇省分公司，江蘇 南京 210019）

1 新型智能城域網介紹

5G時代、大規模云計算以及物聯網時代已來臨，但現有城域網絡仍存在諸多問題，主要體現在如下幾個方面。

1.1 網絡復雜

現有運營商網絡通常存在多張不同定位的IP網絡。多張網絡在設備管理、協議使用、路由規劃以及業務功能上的側重點不同，因此網絡管理復雜，增加了日常維護難度，導致新業務開通周期較長，不利于網絡的發展。

1.2 建設成本高

多張網絡的存在使網絡設備存在多層次對接，跨域業務和設備部署成本會成倍增加。隨著網絡云化演進，主要的流量業務都將使用多張網絡，造成網絡建設的投資浪費。

1.3 業務轉發效率偏低

多個“接入+匯聚+核心”3層架構的城域網絡疊加上IP骨干網絡，導致業務轉發效率偏低，同時流量轉發成本隨著業務量的大增會急劇增加。

1.4 業務承載一致性差

大客戶專線等相似的業務在不同城域網絡和IP骨干網絡進行承載時，必然會帶來業務質量、業務資費以及業務開通等諸多問題。

1.5 網絡擴展不夠靈活

多張網絡和多層次的網絡無法靈活適應業務的高速增長，加之運營商網絡建設的流程長，網絡擴展的靈活性必然會產生問題。

1.6 創新業務支撐不足

隨著5G時代的到來，快速發展的云網業務和垂直行業的創新應用等都對承載網絡提出了新要求，現有城域網絡的架構和業務開通模式對創新業務支撐不足的問題更加凸顯[1]。為快速應對未來業務的發展，運營商探討重構傳統網絡，從網絡性能和網絡容量方面的提升逐步向業務自動化、敏捷化開通、智能運維以及高效承載等方向調整。從簡化網絡、降低建網成本、提升能力以及增強業務靈活性多個角度逐步向新型智能城域網演進。新型智能城域網具有以下特點。

1.6.1 簡化網絡結構

采用類似Spine-Leaf的標準化架構，便于維護和擴展，降低了網絡復雜度。

1.6.2 簡化網絡協議

采用Segment Routing（SR）作為傳送層協議簡化網絡協議管理，提高了網絡可擴展性，同時引入EVPN技術實現了多種二三層VPN業務靈活部署[2]。

1.6.3 網絡設備簡化

引入通用芯片的SR轉發設備，大幅降低了建設成本，提供網絡流量疏通能力的同時，減少了對局房資源的需求。

1.6.4 網絡能力自動化

通過網絡控制器（SDN）和業務編排器實現智能城域網的協同控制及配置自動下發等，可滿足云網一體和家寬等業務綜合承載、自動開通、彈性調整以及線上控制目標。

1.6.5 業務綜合承載

實現通信云、移動業務、政企客戶接入以及固網寬帶等業務的綜合承載，降低了多張網絡帶來的問題[3]。智能城域網基礎架構如圖1所示。

圖1 智能城域網基礎架構

2 vBRAS技術介紹

BRAS設備位于城域網邊緣，是用戶接入控制的關鍵節點，承載了固定互聯網的主要業務，包括家庭寬帶、IPTV以及互聯網專線等，啟用PPPOE、AAA、用戶級QOS、IGP/BGP路由以及NAT44等，是城域網各種功能特性的集中點，也是城域網向智能化演進和能力開放的核心載體。

傳統BRAS設備隨著業務的發展凸顯出以下問題。

BRAS設備根據地域覆蓋和行政區劃分采用分散部署的方式，已基本覆蓋全部業務匯聚區。由于設備分散部署，因此不同業務匯聚區和不同設備之間的業務接入不均衡，導致BRAS節點設備之間資源利用率不均衡，即利用率低的不能釋放，利用率高的則仍需擴容[4]。

傳統BRAS軟硬件耦合程度較高，新功能的開通涉及全局數據修改、全網升級以及增加或替換硬件。同時，各種功能板卡對設備槽位的占用規模增加，擴容成本也隨之增加。在匯聚層面的分散部署，使運維維護復雜，成本高，且網絡可靠性差[5]。隨著SDN/NFV技術的發展，運營商逐步探索虛擬BRAS設備（vBRAS）技術，通過使用標準的服務器和虛擬化技術將硬件平臺和軟件業務解耦，使網絡功能不再依賴于專用硬件，從而支撐業務的迭代創新、靈活定義以及快速交付。

vBRAS的業務發展方向是控制面的虛擬化集中管理和轉發面的通用化[6]。vBRAS控制面負責用戶接入管理、認證計費、用戶會話以及策略管理等，建議全省集中部署。將控制面集中后，對安全性和穩定性要求更高，建議通過部署容災備份提升網絡穩定性。vBRAS轉發面負責轉發和控制用戶流量，建議部署在地市的核心或匯聚機房[7]。vBRAS邏輯架構如圖2所示。

圖2 vBRAS邏輯架構

vBRAS目前有一體化模式、x86設備轉控分離模式以及專用設備轉控分離模式3種實現模式。一體化模式是指傳統BARS的全部功能直接移植到虛擬機（VM）上[8]。x86設備轉控分離模式是指vBRAS控制面與轉發面分離，硬件基于x86服務器進行部署，C面負責控制，U面負責數據轉發。BRAS-C面使用集中式云化部署，BRAS-U面使用x86服務器資源池部署。x86服務器作為流量的承載面，可采用集中式或分布式部署方式。專用設備轉控分離模式采用x86設備實現vBRAS控制面板，采用專用設備實現vBRAS轉發面。該模式抽離現網專用設備的用戶管理功能實現集中控制，系統整體性能仍與底層傳統BRAS的板卡強轉發有關，因此無法實現跨廠家的互通與融合[9]。

3 5G智能城域網下vBRAS部署建議

智能城域網下的BRAS部署并不是簡單建設一個獨立的vBRAS，而是通過業務編排器和網絡控制器調度智能城域網和虛擬資源池，從而實現家寬業務。

vBRAS的管控通過寬帶業務編排器和SDN控制器實現。SDN控制網元根據業務系統的指令自動下發網元的業務配置，同時支持vBRAS和實體BRAS網元。它的功能部署在通信虛擬資源池內。由資源池的一組設備功能形成的虛擬形態VBRAS設備通過城域SDN控制器實施控制，從而為不同業務提供差異化的承載和服務。

vBRAS業務的承載流程中，OLT專線接入交換機采用單上聯或雙上聯方式與智能城域網匯聚設備對接。家寬等互聯網業務在智能城域網內采用EVPN作為家寬業務的二層隔離承載，智能城域網通過SR/SR-TE技術將流量轉發至通信云資源池，vBRAS部署在通信資源池內實現用戶認證和PPP會話終結。vBRAS的互聯網訪問通過智能城域網與傳統IP城域網核心路由器互通實現[10]。vBRAS業務承載架構，如圖3所示。

圖3 vBRAS業務承載架構

傳統BRAS現網部署存量規模較大，考慮到BRAS虛擬化在業務規模較大的場景下才具有投資優勢，且vBRAS技術的成熟度和業務穩定性有待驗證，因此建議vBRAS部署循序漸進，穩步推進，通過積累運營經驗提升維護能力，并結合后續業務發展需求逐步擴大范圍。

傳統BRAS向vBRAS的過渡階段，可按以下場景進行部署。

有智能城域網和虛擬資源池時，BRAS新增規模全部采用虛擬資源池的虛擬化形態，新增OLT接入智能城域網E，通過虛擬資源池處理業務。新建規模應保持原有OLT的現網連接，隨現網BRAS的自然淘汰，將OLT/SW割接至E。

有智能城域網但無虛擬資源池時，因為虛擬資源池是BRAS虛擬化演進的基礎設施，所以建議具備虛擬資源池條件后再對現網BRAS進行虛擬化演進。BRAS新建規模可采用傳統設備，盡量集中部署實現設備端口和并發用戶許可等資源利用率的最大化。

無智能城域網且無虛擬資源池時，BRAS新建規模可采用傳統設備。現網BRAS設備資源富余的，應整合后集中部署閑置資源，提升資源利用率。建議具備智能城域網和虛擬資源池條件后，再對BRAS進行虛擬化演進。

4 結 論

根據現有城域網絡的復雜性及5G和通信云建設的時間跨度，現有寬帶城域網絡將與新建智能城域網共存，并隨著5G業務和通信云業務的發展逐漸過渡到統一的智能城域網。過渡期間通過傳統BRAS與vBRAS共同部署，可有效降低網絡部署成本，結合智能城域網SR+EVPN技術、SDN控制器以及業務編排器實現業務的敏捷部署和設備的集中管控，實現資源的彈性調度，從而解決現網資源分配不均的情況。傳統BRAS設備在過渡期內應嚴格控制投資，避免超前建設，按需合理控制擴容。新增業務則需通過新增的成熟vBRAS滿足業務需求。