基于5G承載的智能城域網(wǎng)部署研究及實(shí)現(xiàn)

劉倩　項(xiàng)朝君　呂艷娜等

關(guān)鍵詞：5G承載；智能城域網(wǎng)；SR；SDN；BGP-LS；MPLS BGP VPN；智能化

1 概述

在長期的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演進(jìn)過程中，聯(lián)通構(gòu)建了多張不同定位的IP 承載網(wǎng)絡(luò)，主要分為IP 城域網(wǎng)和UTN城域承載傳送網(wǎng)。其中，IP 城域網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)絡(luò)，主要承載的有家庭固定寬帶、固網(wǎng)語音、IPTV、政企專線等業(yè)務(wù)；UTN 城域承載傳送網(wǎng)絡(luò)則主要用于IP/MPLS技術(shù)的無線接入網(wǎng)（IP RAN）、政企專線等業(yè)務(wù)。不同城域網(wǎng)絡(luò)的管理相對獨(dú)立，并且在設(shè)備容量、協(xié)議使用、自治域劃分以及業(yè)務(wù)功能支持上都各不相同，隨著IP 業(yè)務(wù)融合演進(jìn)發(fā)展的趨勢，上述網(wǎng)絡(luò)之間形成了復(fù)雜的業(yè)務(wù)聯(lián)系，多張網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)帶來了背靠背資源浪費(fèi)以及網(wǎng)絡(luò)管理的高復(fù)雜度，同時導(dǎo)致業(yè)務(wù)承載的一致性差、業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)效率低、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展不靈活、創(chuàng)新業(yè)務(wù)支撐不足等一系列問題。

鑒于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性以及5G承載、通信云化、城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化等業(yè)務(wù)承載的迫切要求，中國聯(lián)通城域網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)勢在必行。隨著5G時代的到來，5G 基站建站速度及建站密度都遠(yuǎn)超4G 基站，4G 承載網(wǎng)的接入?yún)R聚核心設(shè)備無論從容量還是功能性能等方面都無法滿足5G 業(yè)務(wù)的發(fā)展，因此，以5G 建設(shè)及5G 承載網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建為契機(jī)，打破煙囪式的組網(wǎng)架構(gòu)，構(gòu)建一張融合承載的智能城域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通信云、移動業(yè)務(wù)、政企客戶接入以及固網(wǎng)寬帶等業(yè)務(wù)的綜合承載成為必要[1]。

2 聯(lián)通智能城域網(wǎng)組網(wǎng)方案

智能城域網(wǎng)采用核心（MCR）+ 匯聚（MER）+ 接入（MAR）的簡化架構(gòu)實(shí)現(xiàn)5G 業(yè)務(wù)、專線業(yè)務(wù)、家客業(yè)務(wù)以及4G、5G 基站互操作等業(yè)務(wù)的綜合承載目標(biāo)。聯(lián)通智能城域網(wǎng)總體架構(gòu)如圖1所示。

其中，核心設(shè)備（MCR）用于網(wǎng)內(nèi)不同匯聚設(shè)備間流量轉(zhuǎn)發(fā)以及與其他網(wǎng)絡(luò)間流量轉(zhuǎn)發(fā)；匯聚設(shè)備（MER）用于多業(yè)務(wù)綜合承載接入，包括基站回傳業(yè)務(wù)、大客戶業(yè)務(wù)、通信云業(yè)務(wù)以及vBRAS 業(yè)務(wù)等，與MER 同局址的BBU 或少量周邊基站直接接入MER；接入設(shè)備（MAR）用于基站接入以及部分節(jié)點(diǎn)的綜合業(yè)務(wù)接入。

MCR 和169 網(wǎng)CR 對接，疏導(dǎo)vBRAS 家寬業(yè)務(wù)流量以及互聯(lián)網(wǎng)專線類流量；MCR 和CUII/B 對接，疏導(dǎo)訪問大區(qū)5GC 流量；MCR 和UPF 對接，疏導(dǎo)訪問UPF流量。MCR 和IPRAN 對接，疏導(dǎo)互通流量和訪問4G 核心網(wǎng)流量；MCR 和電信網(wǎng)絡(luò)對接，疏導(dǎo)共建共享流量。

2.1 智能城域網(wǎng)IGP協(xié)議部署

2.1.1 IGP協(xié)議層次化部署

智能城域網(wǎng)IGP 協(xié)議層次化部署，MCR 與MER 之間、MER 與MAR 之間均部署ISIS 協(xié)議，都采用Level2 層級，MCR 與MER 設(shè)備共進(jìn)程ISIS n。接入環(huán)采用ISIS 多進(jìn)程，接入MAR 設(shè)備按環(huán)分進(jìn)程，每個接入環(huán)（或接入鏈）部署1 個ISIS 進(jìn)程，與核心匯聚層實(shí)現(xiàn)路由隔離，同一對匯聚設(shè)備下不同接入環(huán)分屬不同進(jìn)程，進(jìn)程間的路由相互隔離[2]。如存在多級接入環(huán)，二級接入環(huán)/ 接入鏈與一級接入環(huán)采用同一進(jìn)程。

MAR 將MAR-MAR 互聯(lián)、MAR-MER 互聯(lián)接口和自身環(huán)回口宣告進(jìn)ISIS，ISIS 進(jìn)程號與本設(shè)備所在的環(huán)號對應(yīng)。MER-MER 互聯(lián)接口開啟N+1 個子接口，面向接入側(cè)的N 個子接口運(yùn)行接入環(huán)ISIS 進(jìn)程，第N+1 個子接口運(yùn)行MER-MCR 之間的ISIS 進(jìn)程。

2.1.2 IGP COST值設(shè)置原則

接入環(huán)MAR-MER 或MAR 之間的COST 設(shè)置為100，MER-MER 之間用于接入環(huán)ISIS 進(jìn)程的互聯(lián)子接口COST 值大于接入環(huán)所有鏈路COST 值之和設(shè)置為2 000，為接入環(huán)閉環(huán)，確保MAR 之間的互通不經(jīng)過MER 繞行。

MCR 根據(jù)雙平面設(shè)計(jì)原則，匯聚環(huán)MER 之間以及MER-MCR 之間COST 設(shè)置一致均為100。同時為保證橫穿流量盡量靠近接入層，相同層級節(jié)點(diǎn)之間互聯(lián)電路COST 值逐級減小，MCR-MCR 之間COST 設(shè)置為150大于MER-MER 的COST 值100。

2.1.3 IGP路由重分布

核心匯聚ISIS 進(jìn)程和接入ISIS 進(jìn)程進(jìn)行按需路由引入。接入環(huán)匯聚設(shè)備將其loopback 路由引入接入環(huán)ISIS 進(jìn)程。對于業(yè)務(wù)IP，按照業(yè)務(wù)分層部署方案，接入設(shè)備的路由沒有必要引入到匯聚環(huán)中。

當(dāng)匯聚MER 上進(jìn)行接入環(huán)ISIS 進(jìn)程和匯聚環(huán)ISIS進(jìn)程的雙點(diǎn)雙向路由重分布時，為了防環(huán)，在相互重分布路由時需要注意在將匯聚ISIS 進(jìn)程的路由發(fā)布給接入ISIS 進(jìn)程之后不能再被重分布進(jìn)匯聚ISIS 進(jìn)程，同理，在將接入ISIS 進(jìn)程的路由發(fā)布給匯聚ISIS 進(jìn)程之后不能再被重分布進(jìn)接入ISIS 進(jìn)程。

路由引入可能引起環(huán)路問題，如圖3 所示，接入進(jìn)程為ISIS 2，匯聚進(jìn)程為1000，匯聚環(huán)MER 間的COST值為100，對于A2 設(shè)備的環(huán)回地址在2 臺MER 上查看COST 值均為200，在2 臺MER 的ISIS 1000 進(jìn)程分別引入ISIS 2，此時在MER1 上再次查看A2 的環(huán)回地址COST 值為100，下一跳為MER2，同理在MER2 上查看A2 的環(huán)回地址COST 值為100，下一跳為MER1，此時環(huán)路產(chǎn)生。為解決上述問題，在進(jìn)行路由引入時需要打上更大的cost 值（現(xiàn)網(wǎng)配置為10000）。

2.1.4 智能城域網(wǎng)Segment Routing配置

智能城域網(wǎng)開啟SR 功能，將loopback 環(huán)回地址作前綴通告Node-SID，在ISIS 協(xié)議下使能ISIS SegmentRouting 功能，使能ISIS 的BFD，以及ISIS TI-LFA，觸發(fā)故障快速感知和重路由。

SRGB 域的空間大小設(shè)置原則為：大于SR 網(wǎng)絡(luò)（本地網(wǎng)）域內(nèi)網(wǎng)元數(shù)量，同時要保證SRGB 起始值加偏移值不大于SRGB 的結(jié)束值。

目前，每個本地網(wǎng)的SRGB 范圍為24 000-43 999，每個本地網(wǎng)中所有設(shè)備的SRGB 范圍及起始值均保持一致。單個本地網(wǎng)中每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的ISIS prefix-sid index值必須在SRGB 之內(nèi)，目前SRGB 最大值和最小值之差為20 000，那么ISIS prefix-sid index 可用值是0-19 999。MER 設(shè)備的每個ISIS 進(jìn)程的SRGB 范圍必須一致。

每臺設(shè)備的NODE SID 設(shè)置為每AS 域內(nèi)唯一，為每臺設(shè)備分配6 個NODE SID，其中，預(yù)留5 個標(biāo)簽用于滿足后期硬切片等業(yè)務(wù)發(fā)展需求。

2.2 智能城域網(wǎng)BGP協(xié)議部署

在智能城域網(wǎng)內(nèi)，BGP 協(xié)議除了作為跨網(wǎng)邊界路由協(xié)議外，還主要用于傳遞業(yè)務(wù)路由，BGP 開啟BGPVPNv4/VPNv6/EVPN 地址族用于傳送相關(guān)業(yè)務(wù)路由。

2.2.1 智能城域網(wǎng)兩級RR部署

智能城域網(wǎng)及5G 接入環(huán)部署兩級RR，智能城域網(wǎng)核心設(shè)備MCR 兼做一級RR 并且cluster-id 設(shè)置一致，一級反射器MCR不設(shè)置下一跳為自己，智能城域網(wǎng)中MER 做RRclient；5G 接入環(huán)匯聚設(shè)備MER 兼做二級RR 不設(shè)置cluster-id， 二級RR 作為5G 接入環(huán)內(nèi)的RR，對同環(huán)路由不修改下一跳，對于其他路由（跨環(huán)和回傳）修改下一跳地址為自己，5G 接入環(huán)內(nèi)的其他設(shè)備做RR client。

智能城域網(wǎng)邊緣設(shè)備與路由反射器建立BGP-LS 鄰居關(guān)系獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，路由反射器與SDN 控制器建立BGP-LS 鄰居關(guān)系[3]，控制器根據(jù)獲取的拓?fù)湫畔⒂?jì)算路徑。

2.2.2 智能城域網(wǎng)RD/RT部署方案

智能城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)目前為口字型部署，結(jié)合業(yè)務(wù)需求及運(yùn)維管理，智能城域網(wǎng)全網(wǎng)設(shè)備上同一個VRF 的RD 設(shè)置一致。匯聚核心設(shè)備部署單RT，其值與RD 值保持一致。接入設(shè)備目前對于5G_RAN、5G_RAN_VIP、4G_RAN 業(yè)務(wù)啟用雙RT 部署，因?yàn)檫@些業(yè)務(wù)存在Xn 流量，在實(shí)現(xiàn)S1 業(yè)務(wù)的同時保證Xn 同環(huán)業(yè)務(wù)的直接轉(zhuǎn)發(fā)需求。

RT2 獨(dú)立規(guī)劃，其Assigned Number 采用7 位編號，即RT2 的標(biāo)準(zhǔn)格式為“AS：ABBBCCC”。第1 位“A”表示VPN 屬性， 本期主要涉及3 類VPN（1 為5G_RAN，2 為5G_RAN_VIP，3 為4G_RAN）。第2-4位“BBB”表示匯聚設(shè)備的編號（取奇數(shù)）。第5-7 位“CCC”表示接入設(shè)備所屬ISIS 進(jìn)程的進(jìn)程號。例如一對MER 設(shè)備編號為5 和6（即BBB=005），接入環(huán)ISIS 進(jìn)程為3（即CCC=003），VPN 為5G_RAN（即A=1），此時RT2 應(yīng)為AS：1005003。

雙RT 規(guī)劃路由策略為：接入設(shè)備啟用雙RT，RT1和RT2，同環(huán)業(yè)務(wù)使用RT2，其他業(yè)務(wù)使用RT1，MER針對不同環(huán)的MAR 設(shè)備分配到不同的peer group 組，MER 給MAR 下發(fā)缺省路由的同時再給同環(huán)MAR 發(fā)布攜帶對應(yīng)RT2 的路由。

MER 本地配置缺省路由， 并將缺省路由通過network 方式在bgp 的VPN 實(shí)例下引入，MER 針對不同環(huán)的MAR 設(shè)備分配到不同的peer group 組，針對不同的group 使用不同的export 策略，主要區(qū)別在于node20 設(shè)置，MER 針對不同的接入環(huán)鄰居發(fā)布對應(yīng)RT2 的路由。

2.2.3 智能城域網(wǎng)MCR/MER優(yōu)選同平面路由

智能城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)目前為口字型結(jié)構(gòu)，BGP 選路遵循同側(cè)優(yōu)先的原則，將MCR 和MER 分為2 個平面，其中MCR1 和MER1 在同一平面A，MCR2 和MER2 在同一平面B。

MCR 將下聯(lián)所有MER 放至1 個bgp 組中，MCR1發(fā)出的所有路由打上團(tuán)體屬性A，MCR2 發(fā)出的所有路由打上團(tuán)體屬性B。A 平面MER 收到屬性A 的路由配置local-preference 100，屬性B 的路由配置local-preference50；B 平面MER 收到屬性A 的路由配置local-preference50，屬性B 的路由配置local-preference 100。

A 平面MER1 發(fā)路由給MCR 時，打上團(tuán)體屬性A，B 平面MER2 發(fā)路由給MCR 時，打上團(tuán)體屬性B。A 平面MCR1 收到屬性A 的路由配置local-preference100， 屬性B 的路由配置local-preference 50；B 平面MCR2 類似。

通過上述配置實(shí)現(xiàn)MCR/MER 流量優(yōu)選同平面路由。

2.3 SDN控制器與業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)方案

智能城域網(wǎng)SDN 控制器和業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能城域網(wǎng)的協(xié)同控制及配置自動下發(fā)等，滿足云網(wǎng)一體及5G、大客戶、家寬等業(yè)務(wù)綜合承載、自動開通、彈性調(diào)整和線上控制目標(biāo)[4]。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖5示意。

1）業(yè)務(wù)系統(tǒng)分為統(tǒng)一業(yè)務(wù)系統(tǒng)和省內(nèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。統(tǒng)一業(yè)務(wù)系統(tǒng)和省內(nèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)分別負(fù)責(zé)全國統(tǒng)一業(yè)務(wù)及省內(nèi)特色業(yè)務(wù)的自動開通、彈性調(diào)整和線上控制，同時北向開放網(wǎng)絡(luò)能力和業(yè)務(wù)能力，供其他系統(tǒng)調(diào)用。

2）智能城域網(wǎng)能力平臺實(shí)現(xiàn)不同省智能城域網(wǎng)的編排協(xié)同以及分發(fā)，統(tǒng)一對外提供接口，開放網(wǎng)絡(luò)能力；

3）SDN 控制器具備對所管轄的省內(nèi)智能城域網(wǎng)接入（MAR）、匯聚（MER）及核心設(shè)備（MCR）的集中控制能力，并控制網(wǎng)絡(luò)完成必要的業(yè)務(wù)以及智能運(yùn)維相關(guān)的配置，實(shí)現(xiàn)配置的自動下發(fā)。

4）智能城域網(wǎng)SDN 控制器和能力平臺之間間采用統(tǒng)一的YANG 模型對接。

5）智能城域網(wǎng)SDN 控制器采用南向配置模板與南向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對接。

6）智能城域網(wǎng)SDN 控制器與業(yè)務(wù)系統(tǒng)和跨網(wǎng)協(xié)同層、通信云之間接口采用標(biāo)準(zhǔn)接口對接。

7）智能城域網(wǎng)統(tǒng)一業(yè)務(wù)系統(tǒng)，能力平臺及SDN 控制器采用全國集中的方式進(jìn)行部署，省內(nèi)定制業(yè)務(wù)系統(tǒng)根據(jù)省內(nèi)需求進(jìn)行部署。

3 智能城域網(wǎng)跨網(wǎng)對接實(shí)現(xiàn)

智能城域網(wǎng)涉及與多個系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對接，目前省內(nèi)智能城域網(wǎng)與異網(wǎng)互通現(xiàn)狀如圖6 所示。

5GC 控制面全國大區(qū)集中設(shè)置，通過接入骨干IP承載B 網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與各本地智能城域網(wǎng)聯(lián)通，5GC 用戶面分重點(diǎn)城市部署。鄭州、洛陽大區(qū)MCR 通過n×100G鏈路和鄭州、洛陽大區(qū)5GC-U 出口設(shè)備對接為大區(qū)地市提供5GC 用戶面出口。地市MCR 通過100G 鏈路上聯(lián)鄭州、洛陽大區(qū)MCR 疏導(dǎo)地市5G 用戶面出口，目前與電信共建共享流量也是通過大區(qū)MCR 疏導(dǎo)的。智能城域網(wǎng)MCR 與B 網(wǎng)對接用于疏導(dǎo)本地市C 面到大區(qū)C 面流量以及基站管理流量；與A 網(wǎng)對接用于實(shí)現(xiàn)SDN 自動下發(fā)以及MAR 自動上線等功能。智能城域網(wǎng)MCR 與聯(lián)通IPRAN 對接用于疏導(dǎo)4G、5G 基站互通流量。

3.1 地市MCR與大區(qū)MCR互通

目前地市MCR 與鄭州、洛陽大區(qū)MCR 互通的VPN 有5G_RAN、5G_RAN_VIP 和4G_RAN 的VPN，地市MCR 與大區(qū)MCR 建立eBGP 鄰居，采用Option A 方式進(jìn)行跨域VPN 業(yè)務(wù)互通。目前河南省內(nèi)僅鄭州和洛陽大區(qū)MCR 與電信網(wǎng)絡(luò)互通，其他地市的MCR 還未與電信網(wǎng)絡(luò)互通。

地市MCR 與大區(qū)MCR 間5G_RAN VPN 的互通實(shí)現(xiàn)為：地市MCR 發(fā)送本地市聯(lián)通和電信5G 基站地址段給大區(qū)MCR，大區(qū)MCR 發(fā)送全省聯(lián)通、電信5G 基站地址段以及聯(lián)通電信UPF 地址段給地市MCR 實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)互通。

地市MCR 與大區(qū)MCR 間5G_RAN_VIP VPN 的互通實(shí)現(xiàn)為：地市MCR 發(fā)送本地市VIP 地址段給大區(qū)MCR，大區(qū)MCR 發(fā)送本大區(qū)VIP 地址段以及大區(qū)C 面網(wǎng)段給地市MCR 實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)互通。

地市MCR 與大區(qū)MCR 間4G_RAN VPN 的互通實(shí)現(xiàn)為：地市MCR 發(fā)送本地市4G 基站地址段以及智能城域網(wǎng)新開4G 基站地址段、NSA 基站地址段給大區(qū)MCR，大區(qū)MCR發(fā)送UPF 地址段給地市MCR實(shí)現(xiàn)互通。

3.2 MCR與承載B網(wǎng)互通

目前智能城域網(wǎng)MCR 與承載B 網(wǎng)AR 互通承載的業(yè)務(wù)VPN 有5G_RAN、5G_RAN_VIP、5G_OAM 和設(shè)備管理public VPN（對應(yīng)B 網(wǎng)IPRAN VPN），采用BGP MPLS VPN 跨域Option A 方式進(jìn)行對接，實(shí)現(xiàn)跨域VPN 業(yè)務(wù)互通，主要用于疏通5G 相關(guān)控制面信令流量以及少量跨本地回傳流量等。

MCR 與B 網(wǎng)AR 間5G_RAN VPN/5G_RAN_VIP的互通實(shí)現(xiàn)為：MCR 發(fā)布本地市5G 基站業(yè)務(wù)地址段給B 網(wǎng)，B 網(wǎng)發(fā)布5GC 業(yè)務(wù)地址段給MCR，實(shí)現(xiàn)基站到5GC 的互通。

MCR 與B 網(wǎng)AR 間5G_OAM 的互通實(shí)現(xiàn)為：MCR 發(fā)布本地市5G 基站管理地址段給B 網(wǎng)，B 網(wǎng)發(fā)布省中心5G 網(wǎng)管服務(wù)器地址段給MCR，實(shí)現(xiàn)基站到基站網(wǎng)管的互通。

MCR 與B 網(wǎng)AR 間設(shè)備管理public VPN 的互通實(shí)現(xiàn)為：MCR 發(fā)布本地市智能城域網(wǎng)網(wǎng)元管理地址段給B 網(wǎng)的IPRAN VPN，B 網(wǎng)通過IPRAN_JT VPN 接收集團(tuán)網(wǎng)管服務(wù)器地址段發(fā)布給IPRAN VPN，實(shí)現(xiàn)MCR/MER/MAR 網(wǎng)元到集團(tuán)網(wǎng)管服務(wù)器的互通。

3.3 MCR與CUII網(wǎng)互通

目前智能城域網(wǎng)MCR 與CUII 網(wǎng)（承載A 網(wǎng)）AR互通承載的業(yè)務(wù)VPN 有設(shè)備管理public VPN（對應(yīng)CUII 網(wǎng)SMAN_NMS_JT VPN）、SmartMAN_AUTO_ONLINE（對應(yīng)CUII 網(wǎng)SMAN_NMS_CJ VPN），采用BGP MPLS VPN 跨域Option A 方式進(jìn)行對接，實(shí)現(xiàn)跨域VPN 業(yè)務(wù)互通。主要用于疏通SDN 控制器、業(yè)務(wù)平臺以及其他智能城域網(wǎng)相關(guān)的物理位置集中部署的系統(tǒng)與智能城域網(wǎng)設(shè)備間的流量等。

MCR 與CUII 網(wǎng)AR 間設(shè)備管理public VPN 的互通實(shí)現(xiàn)為：MCR 發(fā)布本地市智能城域網(wǎng)網(wǎng)元管理地址段給CUII 網(wǎng)的SMAN_NMS_JT VPN，CUII 網(wǎng)將集團(tuán)SDN 控制器地址段發(fā)布給MCR，實(shí)現(xiàn)SDN 控制器對網(wǎng)元的數(shù)據(jù)自動下發(fā)[5]。

MCR 與CUII 網(wǎng)AR 間SmartMAN_AUTO_ONLINE 的互通實(shí)現(xiàn)為：MCR 發(fā)布本地市新增MAR網(wǎng)元的DCN 地址段、現(xiàn)網(wǎng)MAR 網(wǎng)元的管理地址段給CUII 網(wǎng)的SMAN_NMS_CJ VPN，CUII 網(wǎng)將集團(tuán)部署的自動下發(fā)網(wǎng)管的地址段發(fā)布給MCR，實(shí)現(xiàn)自動下發(fā)網(wǎng)管對新增MAR 網(wǎng)元進(jìn)行設(shè)備上線數(shù)據(jù)下發(fā)、對現(xiàn)網(wǎng)MAR 網(wǎng)元進(jìn)行數(shù)據(jù)下發(fā)。

3.4 MCR與UPF網(wǎng)絡(luò)互通

目前省內(nèi)UPF 分為人網(wǎng)UPF 和物網(wǎng)UPF，僅在鄭州、洛陽重點(diǎn)城市部署，分為鄭州大區(qū)和洛陽大區(qū)，鄭州、洛陽兩地市MCR 對接UPF 網(wǎng)絡(luò)EOR 設(shè)備，對接業(yè)務(wù)VPN 主要有5G_RAN、5GC_WAP、4G_RAN、VoLTE_SGi、GPRS_Gn_C、5GC_MGMN、5G_MEC，采用BGP MPLS VPN 跨域Option A 方式進(jìn)行對接，實(shí)現(xiàn)跨域VPN 業(yè)務(wù)互通。

MCR 與UPF 網(wǎng)絡(luò)各業(yè)務(wù)互通實(shí)現(xiàn)為：MCR 向UPF EOR 下發(fā)各業(yè)務(wù)的缺省路由，UPF EOR 向MCR發(fā)送人網(wǎng)UPF 業(yè)務(wù)地址、物網(wǎng)UPF 業(yè)務(wù)地址、UPF 管理地址、MEC 業(yè)務(wù)地址以及相關(guān)C 面信令地址等，實(shí)現(xiàn)用戶訪問UPF、網(wǎng)管管理UPF 以及相關(guān)信令交互業(yè)務(wù)的互通。

3.5 MCR與聯(lián)通IPRAN互通

目前MCR 與IPRAN 互通的VPN 有4G_RAN 和4G_OAM 的VPN， 采用fake-as 號進(jìn)行BGP MPLSVPN 跨域Option A 方式對接。主要解決智能城域網(wǎng)新開SA 基站，回落到IPRAN 上的4G 基站時的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)問題，實(shí)現(xiàn)IPRAN 上的4G 基站與5G 的UPF互通問題，智能城域網(wǎng)新開4G 基站與原4G 的EPC 互通問題。

MCR 與IPRAN 間4G_RAN 的互通實(shí)現(xiàn)為：MCR發(fā)送本地市智能城域網(wǎng)下掛的聯(lián)通/ 電信4G 基站業(yè)務(wù)地址段、智能城域網(wǎng)下掛的聯(lián)通/ 電信5G NSA 基站業(yè)務(wù)地址段和5G UPF 業(yè)務(wù)地址段給IPRAN，IPRAN 發(fā)送本地市IPRAN 下掛的聯(lián)通/ 電信4G 基站業(yè)務(wù)地址段、IPRAN 下掛的聯(lián)通/ 電信5G NSA 基站業(yè)務(wù)地址段和4G EPC 業(yè)務(wù)地址段給地市MCR 實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)互通。

MCR 與IPRAN 間4G_OAM 的互通實(shí)現(xiàn)為：MCR發(fā)布本地市智能城域網(wǎng)下掛的4G 基站管理地址段、智能城域網(wǎng)下掛的5G NSA 基站管理地址段給IPRAN，IPRAN 發(fā)送省中心4G 網(wǎng)管服務(wù)器地址段給MCR，實(shí)現(xiàn)基站到網(wǎng)管的互通。

3.6 MCR與電信承載網(wǎng)互通

智能城域網(wǎng)MCR 與電信承載網(wǎng)互通的業(yè)務(wù)VPN 有5G_RAN，采用BGP MPLS VPN 跨域Option A 方式進(jìn)行對接，實(shí)現(xiàn)跨域VPN 業(yè)務(wù)互通。目前河南省內(nèi)僅鄭州、洛陽與電信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互通。

MCR 與電信承載網(wǎng)間5G_RAN 的互通實(shí)現(xiàn)為：MCR 發(fā)送聯(lián)通5GC 地址段，UPF 地址段以及電信分配給聯(lián)通地市的地址段給電信承載網(wǎng)，電信承載網(wǎng)發(fā)送電信5GC 地址段，UPF 地址段以及聯(lián)通分配給電信地市的地址段給MCR 實(shí)現(xiàn)共建共享基站到對應(yīng)核心網(wǎng)的業(yè)務(wù)互通。

4 智能城域網(wǎng)倒換方案

4.1 正常流量轉(zhuǎn)發(fā)及倒換檢測機(jī)制

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)無故障時，正常流量轉(zhuǎn)發(fā)場景如圖7 所示。

MAR 的S1 業(yè)務(wù)，上行選擇就近MER 轉(zhuǎn)發(fā)，下行方向MER1 和MER2 均可轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)單發(fā)雙收功能，見紅色曲線；

Xn 業(yè)務(wù)，同環(huán)直接轉(zhuǎn)發(fā)，同匯聚跨環(huán)時，兩臺MAR 選擇就近的MER 中轉(zhuǎn)，跨MER 場景，與S1 業(yè)務(wù)類似，可以參考上面的S1 轉(zhuǎn)發(fā)過程。

為保證網(wǎng)絡(luò)故障時業(yè)務(wù)的快速切換，現(xiàn)網(wǎng)針對不同故障場景部署了相應(yīng)的快速檢測機(jī)制[6]。可能發(fā)生的主要典型故障點(diǎn)如圖8 所示：

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)部署了多種檢測機(jī)制適應(yīng)不同故障場景[7]。

4.2 場景1：中間鏈路故障

當(dāng)匯聚接入鏈路故障時，流量轉(zhuǎn)發(fā)如圖9 所示。

A2 設(shè)備TI-LFA 生效，A2 設(shè)備業(yè)務(wù)路由下一跳仍然是MER1，因?yàn)閱⒂梅牢h(huán)功能，防微環(huán)時間5s，A2 到MER1 的SR LSP 將是節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽和鄰接標(biāo)簽組合；

一段時間后，IGP 路由完成收斂，業(yè)務(wù)路由下一跳變?yōu)镸ER2；

MER 上聯(lián)方向網(wǎng)絡(luò)無變化，MER1和MER2 均能收到回程報文，MER1 需要繞行MER2 到A2；

整個過程中，從鏈路down 開始到防微環(huán)生效才有丟包。

4.3 場景2：MER/MCR橫連鏈路故障

當(dāng)6/7節(jié)點(diǎn)故障，即MER/MCR 橫連鏈路故障時，流量轉(zhuǎn)發(fā)如圖10 所示。

MER 之間鏈路正常情況下，沒有業(yè)務(wù)流量，鏈路down 對業(yè)務(wù)流量轉(zhuǎn)發(fā)不影響；

MCR 之間鏈路正常情況下，沒有業(yè)務(wù)流量，鏈路down 對業(yè)務(wù)流量轉(zhuǎn)發(fā)不影響。

4.4 場景3：MER整機(jī)故障

當(dāng)MER 設(shè)備整機(jī)故障時，流量轉(zhuǎn)發(fā)如圖11 所示。

A2 設(shè)備bfd for srtunnel 會檢測到失效，啟用vpnfrr 切換路由，缺省路由下一跳切換為MER2；

MCR 設(shè)備bfd for srtunnel 也會檢測到失效，啟用vpnfrr 切換路由，棄用MER1 發(fā)的路由，啟用MER2 發(fā)的路由。

4.5 場景4：MCR整機(jī)故障

當(dāng)MCR 設(shè)備整機(jī)故障時，流量轉(zhuǎn)發(fā)如圖12所示。

MER1 設(shè)備bfd for srtunnel 會檢測到失效，啟用vpnfrr 切換路由，棄用MCR1 發(fā)的路由，啟用MCR2 發(fā)的路由；

AR 設(shè)備BGP 鄰居因?yàn)閎fd for bgp會down，路由會收斂，收斂完成前，AR 發(fā)給MCR1 的數(shù)據(jù)包會被丟棄。

4.6 場景5：網(wǎng)間鏈路故障

當(dāng)網(wǎng)間鏈路故障時，流量轉(zhuǎn)發(fā)如圖13所示。

MCR1 的bfd for bgp 生效，ebgp 鄰居斷開，撤銷AR1 發(fā)送的路由，啟用MCR2 轉(zhuǎn)發(fā)的ebgp 路由；

MAR、MER1 設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)路徑不變。

4.7 場景6：MER上連和橫連同時故障

當(dāng)MER 上連和橫連同時故障時，流量轉(zhuǎn)發(fā)如圖14所示。

MER1 檢測到MCR 虛擬下一跳不可達(dá)，撤銷發(fā)給MAR 的缺省路由，MAR 切換路由下一跳為MER2；

MCR1 設(shè)備bfd for srtunnel 生效， 棄用MER1 發(fā)來的路由，啟用MER2 發(fā)來的路由，回程報文轉(zhuǎn)發(fā)給MER2。

4.8 場景7：MCR下連和橫連同時故障

當(dāng)MCR 下連和橫連同時故障時，流量轉(zhuǎn)發(fā)如圖15所示。

過程一：MER1 和MCR1 之間的主備SR LSP 均失效；

1）MER1 設(shè)備bfd for srtunnel 生效，啟用vpnfrr，原先下一跳為MCR1 的路由都切換為MCR2；

2）MCR1 設(shè)備bfd for srtunnel 生效， 下一跳為MER1 和MER2 路由均失效，因?yàn)镸CR 向AR 設(shè)備發(fā)送的是聚合路由，若非按成對MER 做匯聚，發(fā)給AR的路由就無法失效，在AR向MCR1轉(zhuǎn)發(fā)流量時，會丟包；

過程二：IGP 路由收斂，MER1 和MCR1 之間的SR LSP 可正常建立，由于LP 設(shè)置同側(cè)優(yōu)選的原因，MER1 和MCR1 會優(yōu)選對方成為轉(zhuǎn)發(fā)下一跳，轉(zhuǎn)發(fā)路徑需要從其他MER 繞行，見紅色實(shí)體曲線；

丟包包含兩部分，一個是MER1 設(shè)備從bfd 檢測到vpnfrr 切換過程，一個是由于IGP 收斂MCR1 到MER1的SR LSP 形成之前。

4.9 場景8：MER下連和橫連同時故障

當(dāng)MER 下連和橫連同時故障時，流量轉(zhuǎn)發(fā)如圖16所示。

對于S1 業(yè)務(wù)，A2 設(shè)備上bfd for srtunnel 生效，啟用vpnfrr，缺省路由切換下一跳為MER2；

對于X2業(yè)務(wù)，同環(huán)無影響，跨匯聚場景跟S1 類似，同匯聚跨環(huán)部分場景需要繞行MCR 轉(zhuǎn)發(fā)，見實(shí)體紅色曲線流量；

MER 向MCR 發(fā)路由撤銷，撤銷本環(huán)的業(yè)務(wù)路由，MCR 業(yè)務(wù)路由收斂之前，MCR1 轉(zhuǎn)發(fā)給MER1 的數(shù)據(jù)包會被丟棄。

5 結(jié)束語

智能城域網(wǎng)的建設(shè)部署實(shí)現(xiàn)了多業(yè)務(wù)的1 張本地網(wǎng)統(tǒng)一承載，解決了現(xiàn)有城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、跨網(wǎng)互通成本高、業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)效率偏低、業(yè)務(wù)承載一致性差、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展不夠靈活、創(chuàng)新業(yè)務(wù)支撐不足等一系列問題。

結(jié)合SDN 以及智能化應(yīng)用的部署，更好地實(shí)現(xiàn)了云網(wǎng)協(xié)同、業(yè)務(wù)自動開通，促進(jìn)了通信DC 的云化演進(jìn)，同時構(gòu)建智能化、自動化、開放化的網(wǎng)絡(luò)管控系統(tǒng)，開創(chuàng)了全新的業(yè)務(wù)開通模式，提升了網(wǎng)絡(luò)配置的規(guī)范性、準(zhǔn)確性、可靠性，支撐智能化運(yùn)維和互聯(lián)網(wǎng)化運(yùn)營，大大降低了運(yùn)維成本，迎接5G 時代的挑戰(zhàn)。