移動數據承載網的規劃及建設探討

王平成 胡鵬濤 趙政 郭瑞珍

摘要：隨著5G應用的發展，人們對網絡能力及帶寬需求越來越高，這對于作為移動通信網重要根基的數據承載網的發展，既帶來了機遇，也帶來了挑戰。為了更好應對各行業和應用場景的需要，5G承載網在大流量、多業務接入、組網架構和關鍵技術等方面需要進行突破，但在實際發展過程中，仍面臨諸多問題。本文主要針對移動數據承載網的網絡結構及家庭寬帶、4G/5G、集團專線、算網融合業務接入以及各類云資源池接入的承載需求，根據5G承載網面臨的需求及挑戰，提出移動承載網規劃原則和建設思路，構建“大容量、優結構、低時延、高可靠、廣覆蓋”的真千兆數據承載網，保障業務高效疏導，提升網絡智能化，推動網絡轉型。

關鍵詞：5G；移動數據承載網；規劃建設

引言

中國移動數據承載網主要承載安全性及質量要求相對不高的普通公眾互聯網業務，主要承載互聯網各種接入類業務（政企客戶互聯網、家庭寬帶、移動互聯網等接入業務、IDC接入等）、語音/多媒體類業務（基于CM-IMS的語音和多媒體業務、互聯網電視業務等）、4G一體化皮基站/飛基站回傳業務，以及移動云、IT云、網絡云中公眾互聯網流量[1]。

1. 網絡架構

CMNet分為骨干網及省網、城域網，如圖1所示。CMNet骨干網作為高速轉發平面，實現網間互聯及網內互聯；CMNet城域網實現城域內的延伸，提供多種業務在城域內的互聯；CMNet省網位于CMNet骨干網和CMNet城域網之間，用于提供城域網的出口及省網業務平臺接入。

2. 建設原則

2.1 總體思路

面向互聯網業務流量高速增長需求，CMNet建設應把握技術發展趨勢，按照“統籌規劃、面向未來、超前布局”的指導思路，構建“大容量、優結構、低時延、高可靠、智能化”的數據承載網。

2.2 建設原則

CMNet網絡建設應遵循以業務需求為導向，明確業務發展定位，重視業務需求規劃，注重投資效能，建設高性能、高品質的CMNet網絡，為用戶提供差異化的服務能力；CMNet網絡建設應遵循網絡扁平化原則，盡量減少網絡層次，提高承載效能，降低網絡傳送成本；結合省內IDC和云資源池的部署策略、設備容量及地域分布情況等因素，優化網絡架構；推進網絡智能化轉型；立足長遠，保證未來的網絡的平滑演進；CMNet網絡的建設應綜合考慮業務發展與成本最優，合理把握建設節奏，確保網絡能力與業務能力相協同，確保投入產出效益最大化；CMNet網絡應按需引入SRv6/G-SRv6、路由器層次化切片、隨流檢測、EVPN等新技術，結合SDN技術提供智能選路、確定性質量保障能力。

2.3 組網原則

中國移動CMNet網絡建設應該遵循體系結構層次化、網絡架構扁平化原則，使用功能全和高性能的設備，建設高性能、高安全性的網絡。

可運營性：CMNet網絡需要向大量用戶提供差異化的服務能力，應該提供良好的業務服務管理能力，支持對用戶進行接入管理、身份驗證、帶寬接入許可、地址管理和服務質量（QoS） 保障等，并針對差異化提供靈活的計費方式，確保網絡的可運營性。

可管理性：CMNet網絡需要統一的分級分權管理能力的網管系統，實現統一的網絡業務調度和管理，降低運營成本，確保信息安全。

可擴展性：CMNet網絡應根據用戶數量和業務種類發展的不確定性，充分考慮網絡和業務的可擴展性和開放性，建設成完整統一、組網靈活、易擴充的彈性網絡平臺，要具有可擴展性和可升級性，能夠隨著需求變化，預留充分的擴展余地。

安全可靠性：CMNet網絡的建設應充分考慮整個網絡的可靠性和穩定性，支持負載分擔及故障倒換，保障網絡和信息層面的安全。

可調度性：CMNet結合SDN技術，在骨干網、省網、城域網實現流量可視化及智能的流量調度，減少擁塞，并提高鏈路利用率；在城域網實現轉控分離vBRAS的應用，通過集中化 BRAS-CP的統一管控，實現資源利用率提升、配置運維簡化及新業務快速上線。

可演進性：目前CMNet網絡已具備IPv4/IPv6雙棧承載能力，應具備向基于IPv6的新型網絡技術平滑演進的能力，根據業務需求逐步部署SRv6/G-SRv6、EVPN、路由器層次化切片和隨流檢測等技術[2]。

3. 建設方案

3.1 省網、城域網網絡層級

CMNet省網、城域網分為省網匯接層、省網接入層/城域網核心層和城域網業務接入控制層、城域網匯聚層，CMNet省網由省網匯接路由器、路由反射器、業務接入路由器等組成，位于全省核心局房，CMNet省網主要提供城域網出口及各類省內集中部署的業務系統提供接入，CMNet城域網由城域網核心層（同時也是省網接入層）、城域網業務接入控制層和城域網匯聚層構成，主要用于不同業務在城域網內的互聯及CMNet省網、骨干網的接入。其中城域網核心層由城域網內的核心路由器（兼做省網匯接路由器）組成，用于匯聚出城域網的業務量，并轉發城域內的流量，對于直轄市或城域網核心集中部署的單城域網組網省份；城域網業務接入控制層由BRAS、SR等組成，位于本地網核心機房和城域傳送網匯聚機房，用于實現對業務的接入控制和認證、QoS 策略控制和計費統計等功能；城域網匯聚層包括匯聚交換機等設備，用于匯聚寬帶接入網的各種接入設備到BRAS/SR[3]。

3.2 省網匯接層建設原則

3.2.1 節點設置原則

CMNet省網匯接層為省內CMNet城域網提供接入，同時為各類省內集中部署的業務系統提供接入。CMNet省網匯接層包括省網匯接路由器和省網業務接入路由器/交換機；CMNet省網匯接路由器應采取大容量、少節點的方式進行建設，按照異局址成對設置的原則，并盡量與本省CMNet骨干網核心路由器同局址；CMNet省網業務接入路由器/交換機成對設置，匯聚各類省內集中部署業務系統的流量；考慮省內業務的流向流量、IDC和云資源池的部署策略、設備容量及地域等因素，當CMNet骨干網核心路由器需要裂變建設時，省網匯接路由器及城域網核心路由器組網架構應同時進行優化，合理疏導流量。

（1）骨干網核心路由器采用均衡模式裂點 。省網匯接路由器原則上網絡架構不變，雙跨接入骨干網的城域網核心路由器和省網匯接路由器同時上聯至本省全部骨干網核心路由器。

（2）骨干網核心路由器采用分區模式裂點 。省網匯接路由器原則上采用和骨干網相同的分區實施裂點，雙跨接入骨干網的城域網核心路由器和省網匯接路由器上聯至本區域骨干網核心路由器，疏導本區域跨省流量。當省內全部城域網核心路由器均雙跨骨干網和省網時，省網匯接路由器也可不實施裂點。

3.2.2 上聯鏈路規劃原則

原則上，省內BRAS、IDC應全部采用全互聯（V字形）接入，省網對外發布路由應均衡，各省網出口原則上采用口字形連接。多對省網匯接路由器間采用口字形連接，疏導省內分區間互訪流量，上行鏈路帶寬應按照有利于骨干網鏈路帶寬利用率均衡和有利于省網流量疏導的原則分配[4]。按照云專網骨干網及CMNet骨干網疏導的流量分配鏈路帶寬，成對設備中每臺路由器至同一骨干網的出省鏈路帶寬應相同。省網匯接路由器上聯鏈路擴容門限應按照忙時峰值平均利用率為80%設定，省網匯接路由器間鏈路、省網業務接入路由器/交換機上聯鏈路擴容門限應按照忙時峰值平均利用率為70%設定。

3.2.3 城域網核心層建設原則

（1）節點設置原則。為減少CMNet城域網的物理和邏輯級聯數，核心層應采取少節點、大容量的方式進行建設，以簡化網絡的拓撲結構。為保障節點可靠性，應異局址成對設置城域網核心路由器，盡量和城域傳送網的核心節點設備同局址，現階段原則上設置一對，對于業務規模大的地區及大型城域網也可以設置多對，但不宜超過4臺。

（2）上聯鏈路規劃原則。城域網核心路由器與CMNet省網匯接路由器之間原則上通過中國移動互聯網字形連接。隨著CMNet城域網出省流量的增大，CMNet省網匯聚作用減弱，流量較大的城域網（出省帶寬需求達到120Gbps以上）應同時直連到本省的省網匯接路由器和CMNet骨干網核心路由器。直連到本省CMNet骨干網核心路由器與骨干網的城域網核心路由器以口字形連接。

城域網直連CMNet骨干網核心路由器鏈路擴容門限應按照忙時峰值平均利用率為80%設定；城域網至CMNet省網匯接路由器鏈路擴容門限應按照忙時峰值平均利用率為70%設定。

3.2.4 城域網業務接入控制層建設原則

（1）節點設置原則。CMNet城域網業務接入控制層由BRAS和SR等業務接入控制設備組成，用于實現用戶業務的接入和認證控制、Qos策略控制及計費統計等功能，業務接入控制設備可根據業務發展需求單臺設置或成對設置。

（2）BRAS設置原則。BRAS應統籌考慮各種業務需求、網絡建設成本、光電纜傳輸資源、故障影響面和機房條件等因素合理規劃BRAS進行部署。在業務需求較小時，BRAS可設置在城域傳送網核心機房；隨著業務需求的不斷擴大，BRAS需逐步下沉到城域傳送網重要匯聚機房。初期可采用單 BRAS下沉的方式，家庭寬帶接入用戶數達到2萬戶時，應將BRAS下沉到城域傳送網的重要匯聚機房，當家庭寬帶接入用戶數達到4萬用戶時，采用雙BRAS、負載分擔方式進行承載[5]。未部署異址熱備的、單臺BRAS容量不應小于4萬戶（峰值并發用戶）；對于已部署異地熱備的成對BRAS，在NAT及用戶Session容量滿足用戶倒換的前提情況下，單臺BRAS容量>8萬戶（峰值并發用戶），增加BRAS臺數滿足業務發展需求。

（3）vBRAS設置原則。轉控分離vBRAS包括BRAS控制面（BRAS-CP）和BRAS轉發面（BRAS-UP）兩類網元。通過將BRAS的控制面和轉發面進行分離，控制面采用虛擬化、云化技術，轉發面采用高性能設備并分布式部署，達到集中管控和流量本地卸載的效果，實現資源利用率提升、配置運維簡化及新業務的快速上線。新增BRAS均采用轉控分離的vBRAS設備。BRAS-CP建議按省集中部署，要求在兩個不同局址主備部署、距離不超過1500公里。初期可采用物理實體的方式部署，后續考慮向網絡云演進，不應在IT云/平臺云中部署。由于BRAS-CP、BRAS-UP之間接口標準化尚未完成，尚未實現不同廠家BRAS-CP、BRAS-UP之間的解耦，BRAS-CP需要根據BRAS-UP廠家分別進行建設。BRAS-UP的節點設置和上聯鏈路規劃原則等建設要求與傳統BRAS相同。同時，對于BRAS/SR合設情況，SR相關管理仍采用傳統方式，僅BRAS部分要求具備BRAS-UP能力。

（4）SR 設置原則。SR的部署應統籌考慮集團客戶重要性和所在區域內集團客戶數量、業務類型、機房條件等因素；重要集團客戶應通過獨立SR方式接入，普通集團客戶應通過采用SR/BRAS合設方式接入，SR/BRAS設備的設置原則遵從BRAS設置原則。

3.2.5 上聯鏈路規劃原則

BRAS有新增節點或原有節點有新增出口鏈路的，應采用全互聯（V字形）接入城域網核心路由器，應采用10GE及以上鏈路連接。對于業務量較小、現狀僅有1條10GE鏈路即可滿足上聯帶寬需求的BRAS，成對BRAS和城域網核心路由器間應采用口字形連接[6]。獨立SR設備與城域網核心路由器之間采用V字形進行連接，采用10GE及以上鏈路進行連接，當BRAS/SR上聯鏈路單方向達到6條10GE時（即BRAS/SR總上聯鏈路需求達到12個10GE時），須調整為每方向1條100GE，BRAS、SR 至城域網核心路由器鏈路擴容門限應按照忙時峰值平均利用率為70%設定。

3.2.6 城域網匯聚層建設原則

CMNet城域網匯聚層工作在二層網絡模式下，主要用于對各種接入設備（如PON網絡的OLT設備）的上聯鏈路和流量進行匯聚后接入到SR、BRAS設備上，為減少網絡層次結構，使網絡更加扁平化、提高轉發效率，嚴格控制匯聚交換機數量[7]。匯聚層組網原則如下：

（1）BRAS應該部署在城域傳送網重要匯聚機房中（地市匯聚機房、縣區公司機樓），且光纜/OTN（波分）等傳輸資源比較豐富時，OLT上聯鏈路采用10GE端口的應直聯至BRAS，不再接入匯聚交換機。

（2）BRAS部署在城域網核心機房或已下沉到重要匯聚機房但光纖/OTN等傳輸資源稀缺時，OLT上聯鏈路采用10GE端口進行上聯但利用率較低的，可先接入匯聚交換機對OLT上聯鏈路匯聚后再接入BRAS。隨著業務的不斷發展，上聯鏈路忙時峰值平均利用率超過20%時，OLT直聯至BRAS。

（3）OLT與BRAS間只能經過一級匯聚交換機設備，原則上匯聚交換機應成對設置且不得級聯。

3.2.7 上聯鏈路規劃原則

匯聚交換機原則上采用口字形接入BRAS/SR且成對設置，上聯應采用10GE鏈路進行鏈接，忙時峰值平均利用率超過70%，應擴容匯聚交換機至BRAS/SR鏈路。

4. 網絡演進建設思路

打造“大容量、優結構、低時延、高可靠、廣覆蓋、智能化”的算力網絡IP基礎設施；骨干網部署400G端口；骨干網部署SRv6，城域網導入SRv6；城域網部署iBRAS，體驗感知，算網大腦IP使能層統一管控三張骨干網+云專網省網，具備業務質量可視、業務質量保障的高階管理能力。

結語

隨著5G網絡的不斷發展，對移動承載網也提出更高的要求，因此在建設移動承載網時，要立足長遠，保證未來，統籌考慮現網資源的利用、優化網絡架構、簡化網絡層級、提升承載效率和網絡的平滑演進，為用戶提供一個靈活便捷、高效安全、低時延的網絡。

參考文獻：

[1]宋創興，熊軍，王思堯.5G承載網技術選型策略探討[J].信息技術與信息化，2020，（11）：158-161.

[2]劉冰冰.5G承載網規劃與建設探討[J].信息與電腦（理論版），2022，34（8）：186-188.

[3]李果，呂云輝.5G承載網技術與優化組網[J].數字技術與應用，2021，39（12）：89-91.

[4]陳劭.5G承載網的關鍵技術及其組網方案分析[J].科技創新與應用，2021，（6）：147-149.

[5]徐薔薇.5G承載網技術與優化組網研究[J].江蘇通信，2021，37（2）：11-13.

[6]鄒洪強.面向業務的數據承載網與傳送網端到端協同規劃方法研究[J].電信工程技術與標準化，2021，34（6）：1-4.

[7]趙亞茹，李小莉.面向5G的承載網及關鍵技術[J].中國新通信，2021，23（11）：11-12.

作者簡介：王平成，本科，研究方向：承載網、傳送網、業務網、電源配套等。