城域網(wǎng)云化實(shí)踐及展望

摘要：結(jié)合運(yùn)營(yíng)商某地市分公司的城域網(wǎng)（MAN）云化試點(diǎn)情況，對(duì)試驗(yàn)網(wǎng)的架構(gòu)、部署、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)、運(yùn)維模式等進(jìn)行了分析。闡述了試點(diǎn)的價(jià)值和挑戰(zhàn)，并基于實(shí)踐案例提出了城域網(wǎng)架構(gòu)fabric化演進(jìn)、網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)的運(yùn)維能力和以應(yīng)用為中心的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展建議，為運(yùn)營(yíng)商助力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供參考。

關(guān)鍵詞：城域網(wǎng)云化；fabric化演進(jìn)；網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)；應(yīng)用為中心；運(yùn)營(yíng)商

Abstract： The framework， deployment， service implementation， operation and maintenance mode of the practice case of cloud-based metro？ politan area network （MAN） in a branch of the operator are analyzed. The value and challenges of the experimental network are described. Based on the case， the insights of MAN fabric evolution， operation capability of the network as a service， and application-centered network development are proposed， which provides reference for operators and helps the digital transformation of the industry.

Keywords： cloud-based MAN； fabric evolution； network as a service； application-centered； operator

1城域網(wǎng)現(xiàn)狀概述

網(wǎng)際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）城域網(wǎng)是運(yùn)營(yíng)商覆蓋中國(guó)各城市范圍的全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為接入層、匯聚層、業(yè)務(wù)控制層和核心層。如圖1的紅色箭頭所示，在傳統(tǒng)城域網(wǎng)架構(gòu)中，用戶業(yè)務(wù)流量通過(guò)光纖到X（FTTX）/局域網(wǎng)（LAN）方式從接入層進(jìn)入城域網(wǎng)，并逐層匯聚至業(yè)務(wù)控制層。隨后，報(bào)文經(jīng)核心層的路由器快速轉(zhuǎn)發(fā)至運(yùn)營(yíng)商的骨干網(wǎng)。與城域網(wǎng)平級(jí)的是無(wú)線承載網(wǎng)。無(wú)線承載網(wǎng)是基于無(wú)線接入網(wǎng)網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議化（IP-RAN）的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，提供基站的接入及高值政企業(yè)務(wù)的接入。

隨著云計(jì)算及5G業(yè)務(wù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)IP城域網(wǎng)的靈活性、拓展性、功能性等提出了新的要求[1-3]。然而，基于傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商城域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速創(chuàng)新，也難以滿足互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。為了加快轉(zhuǎn)型，運(yùn)營(yíng)商積極推動(dòng)用戶定義網(wǎng)絡(luò)、海量計(jì)算、高保障行業(yè)專網(wǎng)接入等的研究。

2中國(guó)電信城域網(wǎng)云化實(shí)踐

運(yùn)營(yíng)商在不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的條件下，前瞻性地引入疊加網(wǎng)絡(luò)（Overlay）、軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）等技術(shù)推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)云化的演進(jìn)[4-5]，提升網(wǎng)絡(luò)的靈活性和擴(kuò)展性。本章節(jié)將以中國(guó)電信某地市公司城域網(wǎng)云化實(shí)踐為案例，闡述相關(guān)的實(shí)現(xiàn)架構(gòu)、部署方式、業(yè)務(wù)承載方式及運(yùn)維模式，并總結(jié)試驗(yàn)網(wǎng)中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2.1云化網(wǎng)元定義

云化網(wǎng)元是指城域網(wǎng)通信網(wǎng)元以云化方式進(jìn)行部署，即業(yè)務(wù)系統(tǒng)與硬件解耦，并以純軟件的形式實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)通信網(wǎng)元的功能。云化網(wǎng)元的引入讓網(wǎng)絡(luò)具備了一定的可編程性，提升了網(wǎng)絡(luò)的靈活性。主流的云化網(wǎng)元以云化路由網(wǎng)關(guān)設(shè)備、虛擬寬帶接入服務(wù)器（vBRAS）、虛擬客戶前置設(shè)備（vCPE）為主。本文基于云化路由網(wǎng)關(guān)設(shè)備的實(shí)踐展開(kāi)討論。

2.2實(shí)踐方案架構(gòu)

本方案中的云化路由網(wǎng)關(guān)設(shè)備分為兩種，如圖2所示。一種部署在城域網(wǎng)邊緣資源池中，用來(lái)承載用戶接入隧道，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)分流、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）等功能，以下簡(jiǎn)稱網(wǎng)側(cè)云化網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)；另一種部署在公有云側(cè)的專用資源池中，用來(lái)承載入云業(yè)務(wù)，以下簡(jiǎn)稱云側(cè)云化網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)。

本方案的架構(gòu)分為3個(gè)層次，分別為編排層、控制層和業(yè)務(wù)層。編排層全國(guó)統(tǒng)一部署，負(fù)責(zé)云網(wǎng)資源的綜合調(diào)度和開(kāi)通指令的下發(fā)；控制層以省級(jí)為單位進(jìn)行部署，包含城域網(wǎng)中不同類型的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，如終端管理系統(tǒng)、接入網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)、云化網(wǎng)元控制器等；業(yè)務(wù)層是實(shí)現(xiàn)用戶業(yè)務(wù)需求的實(shí)體網(wǎng)絡(luò)，受控制層控制。

2.3試驗(yàn)網(wǎng)的部署方式

云化網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)部署分為網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)兩個(gè)部分。圖3為云化網(wǎng)元的部署。其中，網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)基于OpenStack架構(gòu)，采用雙機(jī)集群系統(tǒng)（HA）方式部署。內(nèi)部物理網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)參照數(shù)據(jù)中心的葉脊網(wǎng)絡(luò)（Spine-Leaf）架構(gòu)，分別部署一對(duì)業(yè)務(wù)葉（Leaf）交換機(jī)和一對(duì)管理Leaf交換機(jī)，以實(shí)現(xiàn)管理流量及控制流量的分離。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平面基于開(kāi)放虛擬交換機(jī)（OVS）和數(shù)據(jù)平面開(kāi)發(fā)套件（DPDK）的架構(gòu)實(shí)現(xiàn)。動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（DHCP）、虛擬路由器（vRouter）等功能通過(guò)Network Namespace機(jī)制實(shí)現(xiàn)。云化網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)建立的虛擬可擴(kuò)展局域網(wǎng)（VxLAN）隧道進(jìn)行通信。

控制節(jié)點(diǎn)的部署以簡(jiǎn)約實(shí)用為原則。在實(shí)現(xiàn)云化網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)集中管理能力的同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商會(huì)控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。因此，本方案在實(shí)際部署時(shí)僅涉及服務(wù)中心和維護(hù)中心兩個(gè)部分。服務(wù)中心負(fù)責(zé)云化網(wǎng)元的資源管理、計(jì)量、彈性調(diào)度。管理員通過(guò)云服務(wù)中心可自行部署虛擬網(wǎng)元。維護(hù)中心負(fù)責(zé)對(duì)軟硬件和虛擬網(wǎng)元的監(jiān)控，并管理Overlay網(wǎng)絡(luò)的配置。管理人員可依據(jù)維護(hù)中心的歷史運(yùn)維數(shù)據(jù)對(duì)平臺(tái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析和預(yù)判。

本試驗(yàn)網(wǎng)中，云化網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)部署在城域網(wǎng)核心路由器側(cè)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）側(cè)，如圖4所示，即在城域網(wǎng)多業(yè)務(wù)邊緣路由器（MSE）/核心路由器（CR）旁部署云化網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)寬帶業(yè)務(wù)的接入；在IDC云側(cè)入網(wǎng)點(diǎn)（POP）交換機(jī)處部署云化網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)入云業(yè)務(wù)的接入。控制節(jié)點(diǎn)部署在省級(jí)的業(yè)務(wù)云中，通過(guò)管理網(wǎng)絡(luò)對(duì)云化網(wǎng)元節(jié)進(jìn)行集中管理并維護(hù)節(jié)點(diǎn)之間鏈路狀態(tài)。

2.4試驗(yàn)網(wǎng)的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)

（1）寬帶業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)

寬帶業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖5所示。光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）通過(guò)DHCP SERVER為用戶的終端分配私網(wǎng)IP，并通過(guò)以太網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信協(xié)議（PPPoE）撥號(hào)方式，從MSE和寬帶接入服務(wù)器（BRAS）獲取廣域網(wǎng)（WAN）的IP地址。用戶網(wǎng)關(guān)ONU和網(wǎng)側(cè)云化網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)隨后會(huì)建立VXLAN隧道。當(dāng)用戶報(bào)文進(jìn)入云化網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)時(shí)，報(bào)文會(huì)先進(jìn)行VxLAN解封裝再進(jìn)行NAT轉(zhuǎn)換，最后經(jīng)缺省路由轉(zhuǎn)發(fā)至互聯(lián)網(wǎng)。

寬帶業(yè)務(wù)承載在VxLAN隧道具有3點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：一是在不改變?cè)新酚膳渲貌⒈ＷC傳統(tǒng)寬帶業(yè)務(wù)平穩(wěn)運(yùn)行的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)流量快速向云化網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)流作用；二是當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，業(yè)務(wù)可在主用節(jié)點(diǎn)和備份節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行快速切換，提高業(yè)務(wù)的可靠性；三是支持SDN自動(dòng)化配置VXLAN隧道的能力，縮短開(kāi)通時(shí)長(zhǎng)。

（2）入云業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)

入云業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)如圖6所示。首先，用戶網(wǎng)關(guān)從MSE/BRAS上獲取WAN的IP地址；其次，用戶網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)側(cè)云化網(wǎng)元建立VxLAN隧道A，同時(shí)網(wǎng)側(cè)與云側(cè)的云化網(wǎng)元建立VxLAN隧道B；接著，公有云內(nèi)的POP節(jié)點(diǎn)通過(guò)二層網(wǎng)絡(luò)與云側(cè)云化網(wǎng)元進(jìn)行互通，并打通用戶虛擬私有云（VPC）與云側(cè)云化網(wǎng)元的三層路由；最后，公有云內(nèi)部的Vrouter與VPC建立VxLAN隧道C。面對(duì)同時(shí)需要寬帶和入云需求的客戶，運(yùn)營(yíng)商在網(wǎng)側(cè)的云化網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)部署分流機(jī)制。分流機(jī)制根據(jù)目的地址進(jìn)行分流。上網(wǎng)流量通過(guò)NAT映射到公網(wǎng)地址后進(jìn)行上行傳輸，入云流量則被封裝在相應(yīng)的隧道中進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。入云業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)為家寬業(yè)務(wù)提供了更多云網(wǎng)協(xié)同的增值服務(wù)，同時(shí)降低了用戶端的部署門(mén)檻。

（3）企業(yè)組網(wǎng)的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)

企業(yè)組網(wǎng)的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方式基于軟件定義廣域網(wǎng)（SDWAN）的架構(gòu)。運(yùn)營(yíng)商在云化網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)處建設(shè)企業(yè)用戶專屬POP業(yè)務(wù)區(qū)域，并通過(guò)專線將地區(qū)內(nèi)的POP節(jié)點(diǎn)進(jìn)行互聯(lián)，形成覆蓋在城域網(wǎng)上的Overlay full mesh網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)用戶智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)后，網(wǎng)關(guān)設(shè)備與最近的POP節(jié)點(diǎn)建立Overlay隧道連接并發(fā)起認(rèn)證請(qǐng)求。POP節(jié)點(diǎn)將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至控制器進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)認(rèn)證通過(guò)后，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)從云端自動(dòng)下發(fā)至網(wǎng)關(guān)。此時(shí)，用戶即可通過(guò)網(wǎng)關(guān)訪問(wèn)云資源及企業(yè)分支內(nèi)網(wǎng)。用戶在使用過(guò)程中，只需要在Portal頁(yè)面上進(jìn)行點(diǎn)擊操作即可完成業(yè)務(wù)配置的變更，包括參數(shù)修改、組網(wǎng)變更、安全配置等。

面向高保障的企業(yè)級(jí)用戶，用戶可以選擇支持蜂窩和有線雙接入方式的SD-WAN智能網(wǎng)關(guān)進(jìn)行部署。此時(shí)，用戶業(yè)務(wù)可以依托運(yùn)營(yíng)商基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，在現(xiàn)有多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS）網(wǎng)絡(luò)、寬帶網(wǎng)絡(luò)、5G等網(wǎng)絡(luò)上建立Overlay網(wǎng)絡(luò)。這種實(shí)現(xiàn)方式不僅提高了運(yùn)營(yíng)商線路資源利用率，還實(shí)現(xiàn)了客戶端混合鏈路接入，提升業(yè)務(wù)的可靠性?；谠苹W(wǎng)元方案的SD-WAN企業(yè)組網(wǎng)業(yè)務(wù)既為運(yùn)營(yíng)商全網(wǎng)統(tǒng)一的運(yùn)維模式發(fā)展提供了經(jīng)驗(yàn)參考，也進(jìn)一步促進(jìn)了運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部多專業(yè)的技術(shù)融合。

2.5試驗(yàn)網(wǎng)的運(yùn)維模式

試驗(yàn)網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)模式以集約化維護(hù)為原則，按照總部、省、市三級(jí)的方式落實(shí)維護(hù)責(zé)任主體。其中，總部負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)頂層的創(chuàng)新及維護(hù)云化網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）層、云平臺(tái)等的運(yùn)行，省分部負(fù)責(zé)維護(hù)云化網(wǎng)元虛擬設(shè)備的路由配置和硬件服務(wù)器上連接的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，地市分部則負(fù)責(zé)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)。當(dāng)業(yè)務(wù)出現(xiàn)故障時(shí)，地市公司僅需要參照傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)方式，保證BRAS及其下聯(lián)業(yè)務(wù)的可用；上層的業(yè)務(wù)則由省分部與總部共同維護(hù)。這種運(yùn)維模式有利于傳統(tǒng)維護(hù)管理體系向云網(wǎng)協(xié)同的管理模式平滑過(guò)渡。

2.6試驗(yàn)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

本節(jié)將結(jié)合根據(jù)云化網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)網(wǎng)實(shí)踐情況，從業(yè)務(wù)價(jià)值和挑戰(zhàn)兩個(gè)維度進(jìn)行闡述。

2.6.1云化網(wǎng)元的應(yīng)用價(jià)值

云化網(wǎng)元在實(shí)戰(zhàn)運(yùn)營(yíng)中的價(jià)值體現(xiàn)在隧道標(biāo)識(shí)、業(yè)務(wù)負(fù)載均衡、開(kāi)通效率和業(yè)務(wù)創(chuàng)新4個(gè)方面。

第一，部署中的Overlay隧道采用VxLAN技術(shù)，并且基于16M的虛擬網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施（VNI）的標(biāo)識(shí)避免了因傳統(tǒng)業(yè)務(wù)標(biāo)簽不足而影響開(kāi)通的問(wèn)題。第二，VxLAN以用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）的方式進(jìn)行封裝，在全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)中可通過(guò)多路徑的部署方式實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的負(fù)載均衡，提高可靠性。第三，SDN控制器的全局自動(dòng)化能力實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)敏捷開(kāi)通。根據(jù)試驗(yàn)網(wǎng)的測(cè)試統(tǒng)計(jì)，傳統(tǒng)專線業(yè)務(wù)的開(kāi)通需要7個(gè)工作日，而基于云化網(wǎng)元模式的專線業(yè)務(wù)的開(kāi)通時(shí)長(zhǎng)可以控制在24 h之內(nèi)。這極大提高了用戶體驗(yàn)。第四，基于云的部署方式使網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)具備一定的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（IT）開(kāi)放性。運(yùn)營(yíng)商可引入多廠家的應(yīng)用，如深度檢測(cè)技術(shù)（DPI）、應(yīng)用識(shí)別、防火墻應(yīng)用、內(nèi)容審計(jì)等能力，為用戶提供靈活的增值服務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速創(chuàng)新。

2.6.2云化網(wǎng)元面臨的挑戰(zhàn)

云化網(wǎng)元的引入對(duì)屬地化的運(yùn)維能力提出了新要求，主要聚焦在流量模型、維護(hù)能力和維護(hù)體系3個(gè)方面。

第一，隨著運(yùn)營(yíng)商云網(wǎng)融合的發(fā)展，城域網(wǎng)將出現(xiàn)多種類別數(shù)據(jù)中心旁掛現(xiàn)象，并已演進(jìn)成為多云互聯(lián)的狀態(tài)，如公有云、基于云化網(wǎng)元的電信云、部署增值應(yīng)用的業(yè)務(wù)云、面向海量計(jì)算的邊緣云等。根據(jù)思科的研究分析[6]，全球數(shù)據(jù)中心的IP流量將在2021年增長(zhǎng)至20.6 ZB，其中99%的網(wǎng)絡(luò)流量將與數(shù)據(jù)中心密切相關(guān)?；ヂ?lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)中心的依賴將進(jìn)一步加強(qiáng)。基于傳統(tǒng)垂直流量模型設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如何適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展是城域網(wǎng)演進(jìn)急需研究的問(wèn)題。

第二，目前的網(wǎng)管系統(tǒng)主要針對(duì)設(shè)備的硬件狀態(tài)、數(shù)據(jù)配置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，暫未細(xì)化至云化網(wǎng)元的IT服務(wù)組件。因此，當(dāng)遇到IT組件故障時(shí)，管理員需要登錄至設(shè)備底層進(jìn)行判障。這種方式的效率較低。以O(shè)penStack Neutron體系部署的VxLAN流量場(chǎng)景為例，各計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的互通涉及多個(gè)服務(wù)進(jìn)程，包括安全組、集成網(wǎng)橋（br-int）、隧道網(wǎng)橋（brtun）、物理層網(wǎng)橋（br-phy）等。首先，VxLAN報(bào)文進(jìn)入服務(wù)器并經(jīng)過(guò)r-phy及br-tun組件，被轉(zhuǎn)換為普通二層報(bào)文；其次，該報(bào)文經(jīng)br-int并根據(jù)流表的匹配信息被轉(zhuǎn)發(fā)至安全組；最后，安全組依照實(shí)際配置的情況對(duì)報(bào)文進(jìn)行相應(yīng)放行。在上述流量模型中，任一環(huán)節(jié)的組件問(wèn)題都會(huì)引起業(yè)務(wù)的中斷，特別是控制層面的錯(cuò)誤指令批量下發(fā)，更易導(dǎo)致群障現(xiàn)象的發(fā)生。

第三，運(yùn)營(yíng)商的現(xiàn)有運(yùn)維體系是以網(wǎng)絡(luò)為中心的。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，云和5G應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提出了更高要求，比如時(shí)延、可靠性、魯棒性等。同時(shí)運(yùn)營(yíng)商將面臨實(shí)際運(yùn)營(yíng)成果和用戶滿意度脫節(jié)的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題的根源在于運(yùn)營(yíng)商的維護(hù)能力聚焦在傳輸控制協(xié)議（TCP）/IP體系中的傳輸層及以下，對(duì)應(yīng)用層的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)積累較少。這一問(wèn)題同時(shí)也導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指標(biāo)與用戶應(yīng)用層體驗(yàn)不匹配的現(xiàn)狀。

3城域網(wǎng)云化演進(jìn)展望

基于第2章節(jié)的闡述，本章節(jié)將面向城域網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展，結(jié)合試驗(yàn)網(wǎng)實(shí)踐情況及面臨的挑戰(zhàn)，從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)、服務(wù)能力和應(yīng)用服務(wù)能力3個(gè)角度對(duì)城域網(wǎng)云化演進(jìn)進(jìn)行展望。

3.1城域網(wǎng)架構(gòu)fabric化演進(jìn)

在城域網(wǎng)多云互聯(lián)的發(fā)展趨勢(shì)下，云節(jié)點(diǎn)之間的橫向流量將急速增長(zhǎng)。這種變化將進(jìn)一步推動(dòng)城域網(wǎng)以Spine-Leaf結(jié)構(gòu)發(fā)展?；赟pine-Leaf架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)有助于城域網(wǎng)東西向流量的調(diào)度。隨著IP技術(shù)的普及，該架構(gòu)的多鏈路特性將大大提升網(wǎng)絡(luò)的并發(fā)能力，并為多云互聯(lián)提供高速穩(wěn)定的轉(zhuǎn)發(fā)條件。在Spine-Leaf網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，城域網(wǎng)引入以SRv6[7-8]為代表的新型轉(zhuǎn)發(fā)面技術(shù)將使業(yè)務(wù)端到端的管理成為可能。SRv6借助互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第6版（IPv6）報(bào)文頭中的源路由頭（SRH）存儲(chǔ)端到端顯性路由信息，并借助控制器的統(tǒng)一調(diào)度特性實(shí)現(xiàn)端到端轉(zhuǎn)發(fā)路徑的靈活定制。同時(shí)，SRv6結(jié)合靈活以太網(wǎng)（FlexE）等切片技術(shù)將促進(jìn)面向垂直行業(yè)定制化專網(wǎng)服務(wù)的發(fā)展。

因此，為了實(shí)現(xiàn)城域網(wǎng)架構(gòu)fabric化的統(tǒng)一管理，運(yùn)營(yíng)商將城域網(wǎng)的各子管理區(qū)域引入各級(jí)網(wǎng)絡(luò)控制器中，如圖7所示。其中，省級(jí)集中的總控制器將控制被級(jí)聯(lián)的各區(qū)控制器，并為全區(qū)提供整體的云網(wǎng)能力調(diào)度。綜上所述，城域網(wǎng)架構(gòu)fabric化演進(jìn)是運(yùn)營(yíng)商連接各種資源和服務(wù)的樞紐，成為避免重復(fù)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)資源集約化管理中樞、主導(dǎo)未來(lái)信息通信技術(shù)（ICT）和政企業(yè)務(wù)走向的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

3.2網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)的運(yùn)維

能力

隨著城域網(wǎng)云化的發(fā)展，云網(wǎng)運(yùn)營(yíng)中面臨的故障問(wèn)題不僅會(huì)出現(xiàn)在路由配置、硬件等物理設(shè)備層面，還會(huì)發(fā)生在虛擬化底層的服務(wù)進(jìn)程中。由于運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)維系統(tǒng)是以硬件設(shè)備和通信線路為核心的，運(yùn)營(yíng)商面對(duì)虛擬化底層資源和IT組件的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)診斷存在盲區(qū)。因此提升運(yùn)維系統(tǒng)的IT能力是打造網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)運(yùn)維能力的基礎(chǔ)。對(duì)此，本文從3方面展開(kāi)分析。第一，運(yùn)營(yíng)商須深入研究云網(wǎng)底層架構(gòu)，比如在虛擬網(wǎng)絡(luò)方面應(yīng)該聚焦軟件進(jìn)程的性能、虛擬網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)表現(xiàn)、IT組件之間的運(yùn)行邏輯等關(guān)系；在硬件方面從重要匯聚設(shè)備及常發(fā)生故障的設(shè)備著手，梳理和分析設(shè)備告警規(guī)則與業(yè)務(wù)的關(guān)系。第二，形成城域網(wǎng)資源系統(tǒng)和云化網(wǎng)元資源的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)通過(guò)查詢?cè)苹W(wǎng)元故障即可查詢到該客戶的Overlay層和Underlay層網(wǎng)絡(luò)資源信息的能力。同時(shí)，運(yùn)維系統(tǒng)引入云IaaS層、虛擬網(wǎng)元、虛擬網(wǎng)絡(luò)Overlay層、虛擬網(wǎng)絡(luò)組件之間的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控手段，以此實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)初步統(tǒng)一管理的目標(biāo)。第三，建立基于用戶視角的云網(wǎng)物理資源可視化視圖，展示業(yè)務(wù)流量流經(jīng)的物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及服務(wù)器的路徑，并通過(guò)植入ping、tracert等基礎(chǔ)的運(yùn)維工具，實(shí)現(xiàn)初步的網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)的運(yùn)維能力。

3.3以應(yīng)用為中心的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展

探索應(yīng)用層與網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)系是運(yùn)營(yíng)商助力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要挑戰(zhàn)。面向以行業(yè)應(yīng)用為中心的專網(wǎng)服務(wù)可借鑒傳統(tǒng)應(yīng)用加速的思路。典型的應(yīng)用加速方案是在城域網(wǎng)部署加速節(jié)點(diǎn)。加速節(jié)點(diǎn)對(duì)流量的特征進(jìn)行甄別，并將滿足加速需求的流量轉(zhuǎn)發(fā)至高保障的通信鏈路上，使流量直達(dá)服務(wù)方的數(shù)據(jù)中心，以實(shí)現(xiàn)用戶指定應(yīng)用的服務(wù)體驗(yàn)提升。

應(yīng)用加速的實(shí)踐是以應(yīng)用為中心調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源的新思路。在城域網(wǎng)云化發(fā)展的趨勢(shì)下，運(yùn)營(yíng)商可以聯(lián)合服務(wù)方探索網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的關(guān)系，建立標(biāo)準(zhǔn)化的接口模型[9]。一旦城域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)fabric化并具備云網(wǎng)資源統(tǒng)一調(diào)動(dòng)的能力，運(yùn)營(yíng)商就可根據(jù)應(yīng)用層對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的需求，使能切片分組網(wǎng)（SPN）等技術(shù)驅(qū)動(dòng)行業(yè)專屬服務(wù)方案落地，保障行業(yè)應(yīng)用高可靠運(yùn)行。這種方式也是提高運(yùn)營(yíng)商投資收益率的新實(shí)踐。

綜上所述，面對(duì)云計(jì)算和5G時(shí)代行業(yè)專屬應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的不同要求，應(yīng)用定義網(wǎng)絡(luò)[10]是城域網(wǎng)云網(wǎng)一體化形成之后助力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵所在。

4結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)人們對(duì)城域網(wǎng)云化演進(jìn)的研究將進(jìn)一步集中在以下4個(gè)方面：一是進(jìn)一步探索新型Overlay網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合行業(yè)的需求建立網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)的運(yùn)維體系；二是聚焦業(yè)務(wù)應(yīng)用層的感知，建立以應(yīng)用為中心的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量檢測(cè)手段、預(yù)警能力和自動(dòng)判障能力；三是推進(jìn)邊緣計(jì)算等新業(yè)務(wù)的落地，研究邊緣云與核心云之間的聯(lián)動(dòng)能力，推動(dòng)云網(wǎng)融合的發(fā)展；四是聚焦云網(wǎng)一體化安全防護(hù)體系，研究新的理念和新技術(shù)的應(yīng)用，保證生產(chǎn)安全。

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作者簡(jiǎn)介

陳淏，中國(guó)電信福建公司云網(wǎng)運(yùn)營(yíng)主管，云計(jì)算專業(yè)C級(jí)人才；主要負(fù)責(zé)福建省MEC、公有云、業(yè)務(wù)平臺(tái)上云、IT上云、云安全管理、智能專線等業(yè)務(wù)；曾獲福建電信轉(zhuǎn)型創(chuàng)新一等獎(jiǎng)；發(fā)表論文1篇。