淺析承載網(wǎng)的發(fā)展及解決方案研究

摘要：隨著5G及高清視頻業(yè)務的發(fā)展，構(gòu)建一張結(jié)構(gòu)、協(xié)議及設(shè)備簡潔化，網(wǎng)絡控制和網(wǎng)絡管理智能化的網(wǎng)絡，成為承載網(wǎng)未來的發(fā)展目標。本文對承載網(wǎng)的概念、業(yè)務定位等進行了介紹，并對其存在的發(fā)展問題及網(wǎng)絡融合思路進行了分析。

關(guān)鍵詞：承載網(wǎng)；網(wǎng)絡融合；問題；發(fā)展

一、引言

近年來，5G通信技術(shù)的廣泛應用、云網(wǎng)業(yè)務的迅速發(fā)展、各個行業(yè)的信息化轉(zhuǎn)型，都對承載網(wǎng)提出了新的要求，也突顯出了現(xiàn)有承載網(wǎng)架構(gòu)與業(yè)務開通模式對于創(chuàng)新業(yè)務支撐力的不足。針對5G技術(shù)、通信云化以及網(wǎng)絡功能虛擬化的需求，急需建設(shè)一張網(wǎng)絡架構(gòu)簡化、能實現(xiàn)綜合業(yè)務承載的融合承載網(wǎng)絡，以滿足新時代各領(lǐng)域?qū)W(wǎng)絡業(yè)務承載的需求。

二、承載網(wǎng)的概念

傳統(tǒng)的承載網(wǎng)絡主要是指IP傳統(tǒng)城域網(wǎng)、IP-RAN網(wǎng)絡等。隨著5G通信技術(shù)的發(fā)展和應用，智能城域網(wǎng)作為5G專用的承載網(wǎng)絡也加入了承載網(wǎng)的陣營。

三、承載網(wǎng)的業(yè)務定位

（一）IP城域網(wǎng)

目前IP城域網(wǎng)定位為綜合業(yè)務承載網(wǎng)，主要包含普通互聯(lián)網(wǎng)用戶接入、大客戶專線接入、IP-VPN業(yè)務接入和其他增值業(yè)務接入，為互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的承載網(wǎng)絡，上行接入聯(lián)通169骨干網(wǎng)。IP城域網(wǎng)承載的業(yè)務主要有普通互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務、互聯(lián)網(wǎng)專線、寬視界、IPTV、VPN業(yè)務等；接入方式主要有XDSL、PON+DSL、PON+LAN、FTTH等。

（二）IP-RAN網(wǎng)絡

IP-RAN網(wǎng)絡主要承載4G基站、大部分的3G基站及部分大客戶業(yè)務。中國聯(lián)通與中國電信5G采用共建共享的模式，5G承建區(qū)的IP-RAN網(wǎng)絡將不再投資，后續(xù)會逐步實現(xiàn)與5G智能城域網(wǎng)的融合。

（三）智能城域網(wǎng)

智能城域網(wǎng)的規(guī)劃初衷，是面向5G業(yè)務，在各本地節(jié)點的城域?qū)用鏄?gòu)建一張“網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡協(xié)議及網(wǎng)絡設(shè)備簡化，網(wǎng)絡控制和網(wǎng)絡管理智能化”的融合型智能城域網(wǎng)絡。

四、承載網(wǎng)發(fā)展問題

（一）IP城域網(wǎng)

目前，運營商IP城域網(wǎng)主要存在的問題如下：

1.城域?qū)用娲嬖诙鄰垷焽枋骄W(wǎng)絡，隨著后期5G業(yè)務和高清視頻業(yè)務的普及，需要同時升級擴容IP城域網(wǎng)、智能城域網(wǎng)和IP-RAN三張網(wǎng)絡，對于運營商來說成本較大。

2.部分城域網(wǎng)核心設(shè)備端口能力不能滿足上行省干及BNG上聯(lián)中繼擴容、IDC接入等的100G/10G需求。隨著業(yè)務的發(fā)展，若此部分城域網(wǎng)核心路由器槽位全部占滿，需升級為集群結(jié)構(gòu)，以滿足業(yè)務發(fā)展需求。

3.部分城域網(wǎng)波分傳輸資源不足，城域網(wǎng)業(yè)務控制層至核心層鏈路采用光纖直驅(qū)方式連接，安全性、可靠性較低。

4.新引入的T級設(shè)備電源負荷大、承重要求高、散熱量單點集中，給相關(guān)配套專業(yè)帶來巨大挑戰(zhàn)。

（二）IP-RAN網(wǎng)絡

隨著智能城域網(wǎng)的建設(shè)完善，IP-RAN網(wǎng)絡已不再投資，對于因業(yè)務發(fā)展而產(chǎn)生的相應需求，目前使用價格更低的智能城域網(wǎng)設(shè)備進行承載，新增的4G基站、MEC業(yè)務、政企專線以及云化虛擬化BRAS等業(yè)務的承載需求均在智能城域網(wǎng)上進行承載。

（三）智能城域網(wǎng)

經(jīng)過近幾年的建設(shè)，5G智能城域網(wǎng)已初具規(guī)模，架構(gòu)基本完善。在規(guī)劃之初，該網(wǎng)絡被定位為綜合承載網(wǎng)絡，旨在滿足多種業(yè)務的需求。目前，5G智能城域網(wǎng)主要承載的是5G業(yè)務，對其他業(yè)務的承載能力受到SDN控制器性能優(yōu)化和vBRAS部署策略的限制。vBRAS的部署策略暫時沒有統(tǒng)一的技術(shù)方案，這導致相關(guān)業(yè)務的開展受到了一定的制約。為了解決這個問題，需要進一步研究和制定適合的技術(shù)方案，以提高vBRAS的部署效率和靈活性。此外，還需要加強對SDN控制器性能的優(yōu)化工作，以提高網(wǎng)絡的可伸縮性和穩(wěn)定性，從而更好地支持各種業(yè)務的需求。目前，在網(wǎng)業(yè)務暫無法由傳統(tǒng)城域網(wǎng)向智能城域網(wǎng)割接，在網(wǎng)絡改造過渡期，以上三張網(wǎng)絡需并存，從協(xié)議、業(yè)務和運行維護分析：

1.協(xié)議及業(yè)務實施層面

（1）網(wǎng)絡設(shè)計之初，用途不同，對協(xié)議的需求各異，涵蓋了通信網(wǎng)絡常用的多種協(xié)議，各協(xié)議之間互通技術(shù)復雜。

（2）承載網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜、層次繁多，這導致業(yè)務轉(zhuǎn)發(fā)效率下降。隨著業(yè)務量的激增，流量轉(zhuǎn)發(fā)成本顯著上升，并可能引發(fā)網(wǎng)絡擁塞和時延波動問題。

（3）各種傳送網(wǎng)絡疊加城域網(wǎng)絡，龐大冗余復雜的架構(gòu)多網(wǎng)絡、多層次的結(jié)構(gòu)難以靈活適應業(yè)務的快速增長。加之全國承載網(wǎng)建設(shè)的長周期，實現(xiàn)端到端的業(yè)務連通變得困難，從而降低了網(wǎng)絡擴展的靈活性，特別是現(xiàn)階段業(yè)務更新速度快，業(yè)務種類繁多，現(xiàn)有承載網(wǎng)無法及時快速響應業(yè)務的變化。

（4）AI智能時代的到來，伴隨著云網(wǎng)業(yè)務的快速發(fā)展和垂直行業(yè)創(chuàng)新應用的興起，這對承載網(wǎng)絡提出了新的要求。傳送網(wǎng)疊加城域網(wǎng)的模式冗余復雜，已無法很好的支撐新興應用，顯得力不從心。

2.運行維護方面

（1）成本效益問題：需要為每張網(wǎng)絡分別投入硬件設(shè)施備件、軟件許可和維護工具，多網(wǎng)絡環(huán)境要求更多的技術(shù)支持人員和運維資源，從而增加了人力成本和日常運維成本。

（2）管理與協(xié)調(diào)難度：不同網(wǎng)絡可能隸屬于不同的管理團隊或部門，導致管理職責分散，難以形成統(tǒng)一的管理策略和流程。多網(wǎng)絡間的互操作性和資源共享需要高度協(xié)調(diào)，任何一方的變更都可能影響到其他網(wǎng)絡的穩(wěn)定運行。

（3）安全風險：每張網(wǎng)絡都可能有其特定的安全漏洞，多網(wǎng)絡環(huán)境使得整體安全防御變得更加復雜。在多網(wǎng)絡環(huán)境中，保持數(shù)據(jù)的邏輯或物理隔離更加困難，增加了數(shù)據(jù)泄露的風險。

（4）性能和可靠性問題：不同網(wǎng)絡的性能標準可能不一，導致整體服務性能參差不齊。多網(wǎng)絡環(huán)境中，任何一個網(wǎng)絡的故障都可能影響到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

多張網(wǎng)絡的同時運行雖然可以提供一定程度的冗余和備份，但也帶來了更高的技術(shù)復雜性、更大的管理挑戰(zhàn)和更高的成本。因此，在設(shè)計和實施網(wǎng)絡解決方案時，需要綜合考慮這些因素，尋求最佳的平衡點。

五、承載網(wǎng)網(wǎng)絡融合思路

針對上述問題，卡殼的關(guān)鍵環(huán)節(jié)為多張承載網(wǎng)絡并存，煙囪式獨立發(fā)展帶來的融合難度大、管理成本高。為解決上述問題，本文提出承載網(wǎng)網(wǎng)絡融合思路。

（一）準備期

IP城域網(wǎng)按需新增MER作為大二層匯聚交換機，匯聚OLT后上聯(lián)至BRAS，以滿足新增OLT上聯(lián)端口需求，根據(jù)4/5G融合需求，試點割接4G基站至智能城域網(wǎng)，為三張承載網(wǎng)絡的融合做準備。BRAS根據(jù)峰值流量按需擴容，為后續(xù)與智能城域網(wǎng)擴容做準備；智能城域網(wǎng)逐步開展2B、SRv6測試部署、穩(wěn)定性SDN部署。

圖1 承載網(wǎng)融合準備期架構(gòu)圖

（二）測試驗證期

前期部署MER可使IP城域網(wǎng)和智能城域網(wǎng)的融合實現(xiàn)平滑過渡，在解決VBRAS試點問題的前提下，選擇寬帶業(yè)務量較小的城市試用MCR設(shè)備替換CR設(shè)備，用來驗證MCR設(shè)備作為城域網(wǎng)核心設(shè)備CR的可行性，盡量保留現(xiàn)網(wǎng)中支持SRv6、性能優(yōu)越的核心設(shè)備類型。根據(jù)4/5G融合進度，適度推進4G基站割接。

圖2 承載網(wǎng)融合測試驗證期架構(gòu)圖

（三）推廣期

根據(jù)試點情況評估全國CR設(shè)備替換的可行性并進行推廣；保留現(xiàn)網(wǎng)中支持SRv6、性能優(yōu)越的核心設(shè)備類型；將IP-RAN逐步融合至智能城域網(wǎng)，原有4G站業(yè)務逐步割接至智能城域網(wǎng)。根據(jù)業(yè)務量不同可演進為以下三種結(jié)構(gòu)：

圖3 承載網(wǎng)融合測試推廣期架構(gòu)圖

（四）全面融合期

全面融合期，網(wǎng)絡融合規(guī)劃演進，在設(shè)備替換可行的基礎(chǔ)上，結(jié)合業(yè)務及網(wǎng)絡管控方面的演進考慮，探討研究MCR和CR融合的可能性，制定相關(guān)規(guī)劃方案，完成本地承載網(wǎng)三張網(wǎng)絡的融合。最終演進如圖4所示網(wǎng)絡架構(gòu)。

圖4 承載網(wǎng)融合全面融合期架構(gòu)圖

六、承載網(wǎng)網(wǎng)絡融合

（一）建網(wǎng)升級成本降低

隨著后期5G業(yè)務和高清視頻業(yè)務的普及，需要同時升級擴容IP城域網(wǎng)、智能城域網(wǎng)和IP-RAN三張網(wǎng)絡。三張承載網(wǎng)絡融合后，只需要升級智能城域網(wǎng)一張網(wǎng)絡，MER和一些匯聚到核心的OTN資源都可以共用。

（二）管理維護簡化

網(wǎng)絡融合前，需要管理維護三張網(wǎng)絡，需要三個管理平面，三張網(wǎng)絡屬于不同的自治域，大部分業(yè)務需要采用option A的方式互通。網(wǎng)絡融合后，屬于同一個管理平面，大部分設(shè)備在同一個自治域中，可以開通端到端的業(yè)務。

（三）網(wǎng)絡新技術(shù)引入便捷

網(wǎng)絡融合前，三張網(wǎng)絡屬于不同的管控系統(tǒng)，三張網(wǎng)絡之間網(wǎng)絡設(shè)備新技術(shù)開發(fā)進度存在差異，網(wǎng)絡之間的互通業(yè)務需要通過option A的方式互通，很難部署端到端的新技術(shù)。網(wǎng)絡融合后，屬于同一張網(wǎng)絡，管控系統(tǒng)統(tǒng)一，同一張網(wǎng)絡中技術(shù)開發(fā)進度統(tǒng)一，可以端到部署一些新技術(shù)（比如SRv6，EVPN，F(xiàn)lexE）?？梢酝ㄟ^SRv6實現(xiàn)對傳統(tǒng)MPLS網(wǎng)絡基礎(chǔ)特性（VPN、BE、TE、FRR等）的替代，SRv6與FlexE的結(jié)合，疊加SDN控制器構(gòu)建“IPv6+”網(wǎng)絡開放的可編程能力；采用IFIT、新型組播、智能無損等技術(shù)帶來算力提升、體驗可視和體驗最優(yōu)，能夠有效解決目前運營商煙囪式組網(wǎng)多網(wǎng)并存、無法實現(xiàn)多業(yè)務綜合承載的痛點，滿足新時代云網(wǎng)融合、智能管控、智能運維的訴求。

（四）實現(xiàn)云網(wǎng)融合和智能管控

三網(wǎng)融合前，對于后期部署邊緣云，云網(wǎng)之間的互通會更復雜，需要部署更多的邊緣云，并且會存在很多的繞行流量；三張網(wǎng)絡很難實現(xiàn)統(tǒng)一的智能管控，后期實現(xiàn)智能化端到端運維將更加困難。網(wǎng)絡融合后，一張網(wǎng)絡，邊緣云資源池、固網(wǎng)業(yè)務和無線業(yè)務可以共用同一套管控系統(tǒng)，便于后期的智能化管控，同時，端到端的編排自動算路和業(yè)務下發(fā)也將更簡單。

七、結(jié)束語

綜上所述，承載網(wǎng)有其獨特的特點和適用場景。在實際應用中，通常會根據(jù)具體需求選擇合適的技術(shù)進行組網(wǎng)和傳輸。同時，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，未來還可能會有更多新的傳輸技術(shù)出現(xiàn)，為通信網(wǎng)絡帶來更多的可能性和驚喜。

作者單位：王金堂 柳曉瑤 宋美芳 河南省信息咨詢設(shè)計研究有限公司

參考文獻

[1]宋美芳，彭麗，王蓓蓓.城域網(wǎng)BRAS演進及部署新思路探討[J].電子世界，2021，（17）：33-34.

[2]宋美芳.承載網(wǎng)絡的演進分析[J].中國新通信，2020，22（18）：49-50.

[3]曹暢，張帥，唐雄燕.下一代智能融合城域網(wǎng)方案[J].中國聯(lián)通網(wǎng)研院，電信科學， 2019，35（10）：51-59.

[4]陳運清，雷波，解云鵬.面向云網(wǎng)一體的新型城域網(wǎng)演進探討[J].中興通訊技術(shù)，2019，25（02）：1-8，27.

[5]付喬，段曉東，王路.邊緣電信云架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)[J].電信科學，2018，34（07）：35-40.