中國聯(lián)通跨域跨網(wǎng)絡(luò)的智能化協(xié)同方案應(yīng)用研究

易昕昕，張桂玉，桓一博（.中國聯(lián)通研究院，北京 00048；.中訊郵電咨詢?cè)O(shè)計(jì)院有限公司，北京 00048）

1 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)智能化現(xiàn)狀

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)演進(jìn)及用戶需求的不斷變化，中國聯(lián)通近幾年已在著力進(jìn)行各網(wǎng)絡(luò)的智能化改造建設(shè)。

中國聯(lián)通產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)原為中國聯(lián)通承載A 網(wǎng)，用于承載企業(yè)用戶的專線業(yè)務(wù)等，已率先完成骨干網(wǎng)SDN 化改造建設(shè)［1］，并成為行業(yè)內(nèi)SDN 應(yīng)用實(shí)踐的典范，為中國聯(lián)通提供了具有競(jìng)爭(zhēng)力的新型互聯(lián)網(wǎng)化產(chǎn)品。

另外，中國聯(lián)通China169 網(wǎng)絡(luò)也正在進(jìn)行SDN 化改造建設(shè)。除了骨干網(wǎng)絡(luò)外，中國聯(lián)通省內(nèi)網(wǎng)絡(luò)也在逐步實(shí)現(xiàn)智能化改造。IPRAN 網(wǎng)絡(luò)已在各省建設(shè)第三方網(wǎng)管，但各省第三方網(wǎng)管分而治之，目前集團(tuán)正在建設(shè)集團(tuán)級(jí)協(xié)同器，用于協(xié)同管控各省IPRAN 網(wǎng)絡(luò)。傳輸層面的OTN 網(wǎng)絡(luò)也正在進(jìn)行SDN 建設(shè)改造，以實(shí)現(xiàn)全國OTN 網(wǎng)絡(luò)智能化管控、配置自動(dòng)下發(fā)、業(yè)務(wù)秒級(jí)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。同時(shí)，城域網(wǎng)也逐步向智能化方向演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)無線、寬帶業(yè)務(wù)的融合承載和智能城域網(wǎng)的改造建設(shè)。

2 跨網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的需求分析

中國聯(lián)通基于產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)SDN 應(yīng)用實(shí)踐推出了云網(wǎng)創(chuàng)新業(yè)務(wù)應(yīng)用，旨在解決企業(yè)用戶跨域組網(wǎng)入云的需求，為用戶提供L3VPN的組網(wǎng)解決方案［2］。

目前，云網(wǎng)業(yè)務(wù)需求激增，用戶需求多樣化，同時(shí)也出現(xiàn)了一些問題，主要集中在以下幾個(gè)方面。

a）業(yè)務(wù)平臺(tái)需對(duì)接多個(gè)系統(tǒng)。為企業(yè)用戶提供的端到端組網(wǎng)服務(wù)，需同時(shí)完成骨干網(wǎng)、接入網(wǎng)及最后一公里的各段實(shí)施。目前骨干網(wǎng)與接入網(wǎng)分別管控，業(yè)務(wù)平臺(tái)需分別對(duì)接。

b）業(yè)務(wù)平臺(tái)需維護(hù)管理多個(gè)系統(tǒng)間互通的參數(shù)。由于業(yè)務(wù)平臺(tái)需對(duì)接多個(gè)系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)間均有相關(guān)業(yè)務(wù)參數(shù)需要互通，這些都需要業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行維護(hù)管理并傳遞。

c）業(yè)務(wù)發(fā)生任何變更，業(yè)務(wù)平臺(tái)都需要調(diào)度、協(xié)同各個(gè)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的能力。

這些問題導(dǎo)致業(yè)務(wù)在開通過程中，出現(xiàn)參數(shù)反復(fù)傳遞、開通流程繁瑣、開通時(shí)間緩慢等情況，極大影響了用戶的產(chǎn)品體驗(yàn)，也削弱了新型互聯(lián)網(wǎng)化產(chǎn)品的業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)。

云網(wǎng)業(yè)務(wù)遇到的這些問題其實(shí)是中國聯(lián)通跨域跨網(wǎng)絡(luò)協(xié)同亟需解決的問題。

a）各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能力碎片化：其實(shí)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)都已經(jīng)完成或正在進(jìn)行智能化能力建設(shè)，但各個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供的能力僅考慮本網(wǎng)絡(luò)本域內(nèi)的業(yè)務(wù)需求，能力非常分散，因此就會(huì)出現(xiàn)云網(wǎng)產(chǎn)品這樣的端到端業(yè)務(wù)需多方對(duì)接、流程繁瑣的問題。

b）IP網(wǎng)和光網(wǎng)各自為政：IP網(wǎng)絡(luò)與光網(wǎng)絡(luò)有著各自的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，兩者結(jié)合可實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)與動(dòng)態(tài)的資源調(diào)度，使得光傳輸網(wǎng)絡(luò)能更好地服務(wù)于IP 流量承載［3］，但目前IP網(wǎng)與光網(wǎng)的能力建設(shè)各自為政，沒有實(shí)現(xiàn)協(xié)同整合。

c）系統(tǒng)間多方對(duì)接：業(yè)務(wù)在開通流程中，需對(duì)接骨干網(wǎng)控制器、接入網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)等，加大了創(chuàng)新業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)難度。

d）人工傳遞參數(shù)：因省內(nèi)網(wǎng)絡(luò)很多還沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管控及系統(tǒng)對(duì)接，目前在業(yè)務(wù)開通過程中仍存在人工傳遞參數(shù)的情況，這將嚴(yán)重制約創(chuàng)新業(yè)務(wù)的智能化服務(wù)體驗(yàn)。

因此，中國聯(lián)通需要在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)智能化管控的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)跨域跨網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同及能力整合，以實(shí)現(xiàn)整體網(wǎng)絡(luò)能力的協(xié)同、高效及自動(dòng)化目標(biāo)。

3 跨網(wǎng)協(xié)同的技術(shù)方案

3.1 跨網(wǎng)協(xié)同總體架構(gòu)

基于中國聯(lián)通目前各網(wǎng)絡(luò)智能化協(xié)同的需求，本文提出一種跨域跨網(wǎng)絡(luò)的智能化協(xié)同方案，并結(jié)合中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及部署情況，給出了具體的實(shí)踐方案。

中國聯(lián)通跨網(wǎng)絡(luò)協(xié)同器為全國一級(jí)跨網(wǎng)協(xié)同器，在骨干承載網(wǎng)CUII、省內(nèi)網(wǎng)絡(luò)OTN、智能城域網(wǎng)和IPRAN 的各網(wǎng)協(xié)同層的建設(shè)及能力開放的前提條件下進(jìn)行開發(fā)建設(shè)，通過上述網(wǎng)絡(luò)部署的協(xié)同層進(jìn)行協(xié)同，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的跨網(wǎng)協(xié)同能力開發(fā)。

OTN、智能城域網(wǎng)、IPRAN 分網(wǎng)部署省級(jí)網(wǎng)管/控制器/協(xié)同器，直接管理省內(nèi)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備集中維護(hù)、配置管理，支撐省內(nèi)特色需求。

跨網(wǎng)協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1 所示，CUII SDN 控制器管控CUII 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，同時(shí)具備公有云接入的自動(dòng)化配置能力，IPRAN 協(xié)同器基于各省第三方網(wǎng)管系統(tǒng)，進(jìn)行各地（市）各域的IPRAN 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置，OTN 協(xié)同器基于OTN 二級(jí)控制器，對(duì)各地（市）OTN 光傳送設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)管控，智能城域網(wǎng)協(xié)同器基于省級(jí)控制器對(duì)各省智能城域網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行配置。

圖1 跨網(wǎng)協(xié)同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

跨網(wǎng)絡(luò)協(xié)同器對(duì)接CUII SDN 控制器、IPRAN 協(xié)同器、OTN 協(xié)同器、智能城域網(wǎng)協(xié)同器，實(shí)現(xiàn)骨干網(wǎng)+接入網(wǎng)、IP網(wǎng)+光網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)能力協(xié)同及自動(dòng)化管控。

跨網(wǎng)協(xié)同系統(tǒng)架構(gòu)如圖2 所示，跨網(wǎng)協(xié)同系統(tǒng)的底層為各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能力層，中間層為網(wǎng)絡(luò)能力的調(diào)用及協(xié)同層，實(shí)現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)能力協(xié)同，并向上層業(yè)務(wù)及產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)能力開放，以支撐各項(xiàng)業(yè)務(wù)產(chǎn)品或獨(dú)立能力的對(duì)外運(yùn)營。

圖2 跨網(wǎng)協(xié)同系統(tǒng)架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)能力協(xié)同作為核心部分，向下集成各網(wǎng)絡(luò)能力，向上支撐創(chuàng)新業(yè)務(wù)發(fā)展。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)又分為能力調(diào)用層和能力協(xié)同層，其中能力調(diào)用由統(tǒng)一的能力調(diào)用平臺(tái)負(fù)責(zé)，能力協(xié)同由跨網(wǎng)協(xié)同器負(fù)責(zé)，包含資源管理、接口功能、認(rèn)證鑒權(quán)、日志、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及各系統(tǒng)代理等模塊。

本文提出的跨網(wǎng)協(xié)同器是為了實(shí)現(xiàn)多種本地網(wǎng)或城域網(wǎng)與骨干網(wǎng)的協(xié)同，為跨域組網(wǎng)的接入提供多樣化的智能管控能力?？缇W(wǎng)場(chǎng)景涉及骨干網(wǎng)和本地網(wǎng)或城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)對(duì)接及跨域互通，本文結(jié)合中國聯(lián)通包括智能城域網(wǎng)在內(nèi)的不同網(wǎng)絡(luò)特性，提出了具體的跨域智能選路、端到端QoS及域間資源管理等方案。

3.2 跨域智能選路

智能城域網(wǎng)是新建的新型城域網(wǎng)，與CUII 網(wǎng)絡(luò)的對(duì)接有多種選擇，包括BGP EPE、BGP LU、BGP SR 等方式。

BGP EPE 可為2 個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)域間的路徑分配BGP Peer SID，Peer SID 通過BGP-LS 協(xié)議擴(kuò)展直接傳遞給網(wǎng)絡(luò)控制器。而對(duì)于沒有與控制器建立BGP-LS 鄰居的轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)備，可以先通過BGP-LS 將Peer SID 信息傳遞給BGP 鄰居，然后再由BGP 鄰居通過BGP-LS 傳遞給網(wǎng)絡(luò)控制器。

如圖3 所示，BGP EPE 能夠給對(duì)等體分配Peer Node Segment（Peer-Node SID）、Peer Adjacency Segmen（tPeer-Adj SID）和Peer-Set SID。

圖3 跨域智能選路示意圖

Peer-Node SID 用于指示一個(gè)對(duì)等體節(jié)點(diǎn)。每次建立BGP 會(huì)話，都會(huì)分配Peer-Node SID。當(dāng)EBGP 鄰居的建立是基于Loopback 接口時(shí)，該P(yáng)eer-Node SID對(duì)應(yīng)多條物理鏈路，針對(duì)該鄰居的Peer-Node SID 就會(huì)對(duì)應(yīng)多個(gè)出接口。

Peer-Adj SID 用于指示到達(dá)對(duì)等體的一個(gè)鄰接?；贚oopback 接口建立的EBGP 鄰居可以對(duì)應(yīng)多條物理鏈路，則每個(gè)鄰接都會(huì)分配一個(gè)Peer-Adj SID，轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)只能使用指定的鏈路進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

BGP EPE 對(duì)接方案無需規(guī)劃Node SID，將BGP EPE 的Peer node SID 作為本地標(biāo)簽；BGP EPE 負(fù)責(zé)跨域路由和標(biāo)簽分配，BGP EPE 標(biāo)簽本地有效，全局范圍內(nèi)可以復(fù)用；轉(zhuǎn)發(fā)面域內(nèi)通過IGP SR 標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)，跨域通過BGP EPE標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)。

跨網(wǎng)協(xié)同器的方案中，由各網(wǎng)網(wǎng)元進(jìn)行標(biāo)簽及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⑸蠄?bào)，各網(wǎng)控制器進(jìn)行域內(nèi)路徑計(jì)算，并將域內(nèi)可選路徑信息、跨網(wǎng)連接的標(biāo)簽Peer SID 及拓?fù)湫畔⑸蠄?bào)給跨網(wǎng)協(xié)同器，由跨網(wǎng)協(xié)同器進(jìn)行跨網(wǎng)路徑計(jì)算，再將域內(nèi)的具體路徑信息下發(fā)給各網(wǎng)絡(luò)控制器，由各網(wǎng)絡(luò)控制器下發(fā)路徑配置信息等，通過跨網(wǎng)標(biāo)簽計(jì)算實(shí)現(xiàn)端到端的跨域智能選路。

3.3 端到端QoS保障

跨網(wǎng)協(xié)同器實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)端到端的QoS保障。結(jié)合智能城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)承載類型，同時(shí)考慮跨域業(yè)務(wù)的QoS場(chǎng)景，配合制定智能城域網(wǎng)的具體QoS方案，實(shí)現(xiàn)CUII和智能城域網(wǎng)之間的QoS 等級(jí)映射，提供端到端的QoS保障能力。

智能城域網(wǎng)根據(jù)不同業(yè)務(wù)承載類型劃分QoS 等級(jí)，分網(wǎng)絡(luò)控制、網(wǎng)絡(luò)控制/信令核心網(wǎng)、移網(wǎng)語音、企業(yè)VPN 白金/高級(jí)增值、移網(wǎng)數(shù)據(jù)、企業(yè)VPN 金/眾包（網(wǎng)站/大客戶）/普通增值/移網(wǎng)VIP、企業(yè)VPN 銀/普通IDC/大客戶專線/IPTV、企業(yè)VPN 銅/家庭寬帶/普通專線/默認(rèn)8級(jí)。

對(duì)于企業(yè)專線業(yè)務(wù)場(chǎng)景，智能城域網(wǎng)在入口處不信任任何QoS 標(biāo)記，在入口處加配ACL+流分類+流動(dòng)作，來區(qū)分專線的金/銀/銅業(yè)務(wù)。然后通過IP 層的DSCP 或VLAN 頭的802.1p 區(qū)分，根據(jù)流量等級(jí)方式進(jìn)行流分類，并配合流動(dòng)作，將各等級(jí)流量進(jìn)行重標(biāo)記。在流量進(jìn)入CUII骨干網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在CUII入口處剝離智能城域網(wǎng)的重標(biāo)記頭，根據(jù)用戶的QoS 標(biāo)記進(jìn)行流分類和流動(dòng)作。

結(jié)合智能城域網(wǎng)和CUII 網(wǎng)絡(luò)的不同QoS 規(guī)則，制定統(tǒng)一的QoS 等級(jí)標(biāo)記映射規(guī)則，智能城域網(wǎng)入口處進(jìn)行重標(biāo)記，根據(jù)IP 層的DSCP 方式，按照流量等級(jí)進(jìn)行流分類，包括3 級(jí)和5 級(jí)2 種方式，并導(dǎo)入網(wǎng)內(nèi)的標(biāo)識(shí)，區(qū)分EXP 值。在進(jìn)入CUII 骨干網(wǎng)絡(luò)時(shí)，根據(jù)用戶的IPP 標(biāo)識(shí)進(jìn)行QoS 策略分類，采取同樣的3 級(jí)和5 級(jí)流分類方式，導(dǎo)入相同的網(wǎng)絡(luò)EXP標(biāo)識(shí)。

3.4 域間資源管理

目前骨干網(wǎng)資源由集團(tuán)統(tǒng)一管理，本地接入網(wǎng)由各省分公司分別管理，業(yè)務(wù)開通又涉及了IP 和傳輸專業(yè)等多個(gè)專業(yè)?？缇W(wǎng)協(xié)同器收集網(wǎng)絡(luò)間對(duì)接的全部鏈路信息作為協(xié)同器的預(yù)連接信息，同時(shí)，為了應(yīng)對(duì)后續(xù)跨網(wǎng)鏈路的變化，通過采集平臺(tái)以自動(dòng)方式發(fā)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的鏈路，實(shí)現(xiàn)后期的鏈路變化的自動(dòng)更新。

同時(shí)，跨網(wǎng)協(xié)同器可以根據(jù)鏈路可用帶寬等參數(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)連接電路的自動(dòng)選擇，保證多條跨網(wǎng)鏈路之間的資源使用平衡，提高資源使用效率。

跨網(wǎng)協(xié)同器實(shí)現(xiàn)了骨干網(wǎng)與本地接入網(wǎng)互聯(lián)的資源管理，解決了層級(jí)、專業(yè)的信息壁壘，為智能協(xié)同編排提供了數(shù)據(jù)能力，同時(shí)為資源管理的統(tǒng)一化、集約化、智能化提供了基礎(chǔ)。

4 應(yīng)用分析

跨網(wǎng)協(xié)同器為跨域組網(wǎng)的接入提供了多樣化的智能管控能力，提供了IPRAN 網(wǎng)、OTN 網(wǎng)、智能城域網(wǎng)與骨干CUII網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同方案，擴(kuò)展了CUII網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)智能接入，不僅實(shí)現(xiàn)了全國所有地（市）的自動(dòng)化接入覆蓋，同時(shí)支持了IP、光以及新型智能城域網(wǎng)等多種接入方式。

跨網(wǎng)對(duì)接需要將各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的智能化能力協(xié)同整合，再封裝成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)能力對(duì)外提供。本方案設(shè)計(jì)的跨網(wǎng)協(xié)同能力主要包括資源分配能力、跨網(wǎng)業(yè)務(wù)能力、業(yè)務(wù)監(jiān)控能力。

資源分配能力提供電路資源、對(duì)接參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)等各項(xiàng)資源的分配及指定能力。

跨網(wǎng)業(yè)務(wù)能力是跨網(wǎng)協(xié)同器向外部業(yè)務(wù)平臺(tái)開放的核心能力，包括異步請(qǐng)求狀態(tài)查詢能力、跨網(wǎng)業(yè)務(wù)創(chuàng)建能力、跨網(wǎng)業(yè)務(wù)刪除能力、跨網(wǎng)業(yè)務(wù)查詢能力、跨網(wǎng)業(yè)務(wù)變更能力等，能夠?qū)崿F(xiàn)一站式調(diào)用和多點(diǎn)配置下發(fā)。

業(yè)務(wù)監(jiān)控能力提供跨網(wǎng)業(yè)務(wù)創(chuàng)建后的連通性檢測(cè)、鏈路時(shí)延檢測(cè)、業(yè)務(wù)性能實(shí)時(shí)監(jiān)控等能力。

本文提出了基于中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)的跨域跨網(wǎng)絡(luò)智能化協(xié)同方案，旨在實(shí)現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)智能化能力的協(xié)同及整合，可以有效解決當(dāng)前端到端業(yè)務(wù)的對(duì)接協(xié)同問題，同時(shí)為以后各項(xiàng)創(chuàng)新業(yè)務(wù)提供底層跨域網(wǎng)絡(luò)協(xié)同能力。

跨網(wǎng)協(xié)同方案可有效解決現(xiàn)有業(yè)務(wù)多方對(duì)接、工單流轉(zhuǎn)繁瑣的問題。基于跨網(wǎng)協(xié)同方案進(jìn)行業(yè)務(wù)開通時(shí)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)只需要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)訂單創(chuàng)建、計(jì)費(fèi)、出賬及最后一公里的派單等流程，業(yè)務(wù)系統(tǒng)無需關(guān)心網(wǎng)絡(luò)側(cè)的配置及流程，省去了網(wǎng)絡(luò)資源分配、傳遞、各網(wǎng)絡(luò)配置協(xié)同等工作。

跨網(wǎng)協(xié)同方案適用于多種接入場(chǎng)景，如圖4所示，同時(shí)可滿足未來新增業(yè)務(wù)的跨網(wǎng)能力協(xié)同，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)能力開通、管理、業(yè)務(wù)監(jiān)控、流量可視、智能選路等各項(xiàng)智能化的網(wǎng)絡(luò)能力。為企業(yè)組網(wǎng)、企業(yè)入云、企業(yè)專線等各種云網(wǎng)協(xié)同業(yè)務(wù)及應(yīng)用提供了端到端的智能化解決方案［4］。

圖4 跨網(wǎng)協(xié)同應(yīng)用場(chǎng)景

5 結(jié)束語

伴隨著中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)智能化建設(shè)的步伐，基于網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新型業(yè)務(wù)產(chǎn)品越來越多，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的要求也越來越高。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如何提供智能化、協(xié)同、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)能力，已成為未來網(wǎng)絡(luò)建設(shè)亟需解決的問題。因此，跨域跨網(wǎng)絡(luò)的智能化協(xié)同方案將是中國聯(lián)通未來的發(fā)展方向，也是中國聯(lián)通推出各類創(chuàng)新型網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的基礎(chǔ)。