面向云網(wǎng)協(xié)同的新型城域網(wǎng)

馬季春　孟麗珠

摘要：根據(jù)運(yùn)營商城域網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀、問題以及未來云網(wǎng)協(xié)同的發(fā)展趨勢，提出了一種新型的城域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。新型的MAN將適時(shí)采用簡化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、統(tǒng)一的簡化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及核心加邊緣的Spine-leaf形式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的綜合承載，滿足未來云業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：云網(wǎng)協(xié)同;分段路由;城域網(wǎng)

Abstract： In this paper， a new architecture of metropolitan area network （MAN） is proposed based on the current situation， problems of MAN and the development trend of network synergy. Simplified network equipment， unified simplified network protocol and spine-leaf style network architecture are adopted in MAN to realize the integrated bearing of service. In this way， the coordinated development of future cloud business and network will be met.

Key words： cloud network synergy; segmentation routing; metropolitan area network

云計(jì)算、軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）/網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）等技術(shù)和業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，使得云業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展關(guān)系日趨緊密、相輔相成，云網(wǎng)協(xié)同已經(jīng)成為重要的發(fā)展趨勢。一方面網(wǎng)絡(luò)是云業(yè)務(wù)發(fā)展的基礎(chǔ)，另一方面云業(yè)務(wù)也帶動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的云化發(fā)展和演進(jìn)。在云網(wǎng)協(xié)同的背景下，城域網(wǎng)架構(gòu)需要重構(gòu)與優(yōu)化，形成下一代新型城域網(wǎng)。

1 城域網(wǎng)現(xiàn)狀

當(dāng)前運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)在城域部分存在多張互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址（IP）網(wǎng)絡(luò)：互聯(lián)網(wǎng)城域網(wǎng)、IP 無線接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）、骨干承載網(wǎng)、通信云數(shù)據(jù)中心（DC）網(wǎng)絡(luò)。

互聯(lián)網(wǎng)城域網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)絡(luò)，主要承載業(yè)務(wù)包括家庭寬帶、互聯(lián)網(wǎng)專線等?；ヂ?lián)網(wǎng)城域網(wǎng)一般由寬帶網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)控制設(shè)備（BNG）和核心路由器（CR）組成，均為較大型的路由器設(shè)備，BNG設(shè)備負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)的接入和控制，CR負(fù)責(zé)城域網(wǎng)與骨干網(wǎng)的連接。通常采用的是星形結(jié)構(gòu)，BNG設(shè)備直接連接CR設(shè)備。

IP RAN是承載移動(dòng)網(wǎng)基站回傳流量的網(wǎng)絡(luò)，也用于承載大客戶數(shù)據(jù)專線接入業(yè)務(wù)。IP RAN通常采用接入層、匯聚層、核心層3層架構(gòu)，并且多采用星形和環(huán)形結(jié)合的結(jié)構(gòu)。

骨干承載網(wǎng)主要承載跨地市的數(shù)據(jù)專線和虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）業(yè)務(wù)。骨干網(wǎng)采用全國統(tǒng)一的自治域，一般在各城域設(shè)有2～4臺(tái)接入設(shè)備，負(fù)責(zé)城域內(nèi)業(yè)務(wù)的接入。

通信云DC網(wǎng)絡(luò)包括DC內(nèi)部和DC之間的網(wǎng)絡(luò)，目前通信云DC網(wǎng)絡(luò)正處在發(fā)展時(shí)期。DC內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)主要承載DC內(nèi)通信云服務(wù)器和資源池之間的通信，DC之間網(wǎng)絡(luò)主要承載跨本地DC的東西向流量。通信云DC網(wǎng)絡(luò)一般采取基于交換機(jī)設(shè)備的葉脊（Spine-Leaf）架構(gòu)進(jìn)行組網(wǎng)。

2 當(dāng)前城域網(wǎng)的主要問題

（1）網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜。

正如上文所述，當(dāng)前城域內(nèi)有多張不同定位的IP網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)是在長期的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)演進(jìn)過程中形成的。各網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理相對獨(dú)立，而且在設(shè)備的容量、協(xié)議的使用、自治域的劃分、業(yè)務(wù)功能的支持上都各有不同。隨著多年的業(yè)務(wù)發(fā)展，這些網(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)帶來網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜度，導(dǎo)致日常業(yè)務(wù)開通和新業(yè)務(wù)開發(fā)的難度大，周期長。業(yè)務(wù)快速開通是云網(wǎng)協(xié)同的重要特性，這在當(dāng)前的復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)起來非常困難[1]。

（2）成本高。

由于多張網(wǎng)絡(luò)的存在，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間存在大量背靠背連接。對跨網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)，連接成本明顯增加。隨著網(wǎng)絡(luò)云化的進(jìn)一步演進(jìn)，當(dāng)網(wǎng)元逐步云化之后，通信云DC越來越成為業(yè)務(wù)的中心，主要的流量業(yè)務(wù)都將穿越多張網(wǎng)絡(luò)，形成成本的浪費(fèi)。

3 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的趨勢

（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備簡化。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備趨于簡化，向標(biāo)準(zhǔn)化、白盒化發(fā)展。當(dāng)前被廣泛采用的大型的、封閉式的硬件路由設(shè)備，在互通性、擴(kuò)容靈活性、可維護(hù)性和設(shè)備成本等方面存在局限性，越來越難以滿足云化架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)需求。借鑒云計(jì)算的思想，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也向標(biāo)準(zhǔn)化、可彈性部署方面的發(fā)展，主要采用基于標(biāo)準(zhǔn)X86平臺(tái)的網(wǎng)元設(shè)備，或者定制基于通用芯片的白盒轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。

（2）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)展。

隨著SDN的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)面和控制面進(jìn)一步分離，許多原來需要通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中復(fù)雜的協(xié)議來解決的問題，轉(zhuǎn)為通過獨(dú)立的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備需要承擔(dān)的任務(wù)越來越單一，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也逐步簡化。當(dāng)前，以分段路由（SR）/以太網(wǎng)虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（EVPN）為代表的協(xié)議引導(dǎo)了轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的簡化和統(tǒng)一。SR/EVPN協(xié)議以其對SDN的良好支持、高擴(kuò)展性、簡化的跨域?qū)崿F(xiàn)、快速收斂能力、融合的L2/L3 虛擬專用網(wǎng)絡(luò)支持，成為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量工程和虛擬專用網(wǎng)絡(luò)隔離的主要選擇。

（3）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演變。

在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的簡化和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的背景下，網(wǎng)絡(luò)能力從核心設(shè)備中轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)中心。以數(shù)據(jù)為中心逐漸成為運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的重要方向。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)經(jīng)過了多年的演進(jìn)，目前普遍采用核心加邊緣的Spine-Leaf形式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)Fabric化的網(wǎng)絡(luò)組織。該結(jié)構(gòu)注重保證網(wǎng)絡(luò)的橫向擴(kuò)容能力以及對業(yè)務(wù)流量的快速疏導(dǎo)，目前已經(jīng)成為主流數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)組織的基本結(jié)構(gòu)。

4 云網(wǎng)協(xié)同對城域網(wǎng)發(fā)展的

要求