面向云网协同的新型城域网

马季春　孟丽珠

摘要：根据运营商城域网络的现状、问题以及未来云网协同的发展趋势，提出了一种新型的城域网络架构。新型的MAN将适时采用简化的网络设备、统一的简化网络协议以及核心加边缘的Spine-leaf形式的网络架构，实现业务的综合承载，满足未来云业务和网络的协调发展。

关键词：云网协同;分段路由;城域网

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

云计算、软件定义网络（SDN）/网络功能虚拟化（NFV）等技术和业务的不断发展，使得云业务和网络发展关系日趋紧密、相辅相成，云网协同已经成为重要的发展趋势。一方面网络是云业务发展的基础，另一方面云业务也带动网络的云化发展和演进。在云网协同的背景下，城域网架构需要重构与优化，形成下一代新型城域网。

1 城域网现状

当前运营商网络在城域部分存在多张互联网协议地址（IP）网络：互联网城域网、IP 无线接入网络（RAN）、骨干承载网、通信云数据中心（DC）网络。

互联网城域网是互联网业务的承载网络，主要承载业务包括家庭宽带、互联网专线等。互联网城域网一般由宽带网络网关控制设备（BNG）和核心路由器（CR）组成，均为较大型的路由器设备，BNG设备负责业务的接入和控制，CR负责城域网与骨干网的连接。通常采用的是星形结构，BNG设备直接连接CR设备。

IP RAN是承载移动网基站回传流量的网络，也用于承载大客户数据专线接入业务。IP RAN通常采用接入层、汇聚层、核心层3层架构，并且多采用星形和环形结合的结构。

骨干承载网主要承载跨地市的数据专线和虚拟专用网络（VPN）业务。骨干网采用全国统一的自治域，一般在各城域设有2～4台接入设备，负责城域内业务的接入。

通信云DC网络包括DC内部和DC之间的网络，目前通信云DC网络正处在发展时期。DC内部网络主要承载DC内通信云服务器和资源池之间的通信，DC之间网络主要承载跨本地DC的东西向流量。通信云DC网络一般采取基于交换机设备的叶脊（Spine-Leaf）架构进行组网。

2 当前城域网的主要问题

（1）网络复杂。

正如上文所述，当前城域内有多张不同定位的IP网络，这些网络是在长期的网络业务演进过程中形成的。各网络运行管理相对独立，而且在设备的容量、协议的使用、自治域的划分、业务功能的支持上都各有不同。随着多年的业务发展，这些网络之间形成了复杂的业务联系。多张网络互联带来网络管理的复杂度，导致日常业务开通和新业务开发的难度大，周期长。业务快速开通是云网协同的重要特性，这在当前的复杂环境下实现起来非常困难[1]。

（2）成本高。

由于多张网络的存在，网络设备之间存在大量背靠背连接。对跨网络的业务，连接成本明显增加。随着网络云化的进一步演进，当网元逐步云化之后，通信云DC越来越成为业务的中心，主要的流量业务都将穿越多张网络，形成成本的浪费。

3 网络技术发展的趋势

（1）网络设备简化。

网络设备趋于简化，向标准化、白盒化发展。当前被广泛采用的大型的、封闭式的硬件路由设备，在互通性、扩容灵活性、可维护性和设备成本等方面存在局限性，越来越难以满足云化架构的网络演进需求。借鉴云计算的思想，网络设备也向标准化、可弹性部署方面的发展，主要采用基于标准X86平台的网元设备，或者定制基于通用芯片的白盒轉发设备。

（2）网络协议发展。

随着SDN的发展，网络转发面和控制面进一步分离，许多原来需要通过网络设备中复杂的协议来解决的问题，转为通过独立的控制系统来实现。转发设备需要承担的任务越来越单一，相应的网络协议也逐步简化。当前，以分段路由（SR）/以太网虚拟专用网络（EVPN）为代表的协议引导了转发协议的简化和统一。SR/EVPN协议以其对SDN的良好支持、高扩展性、简化的跨域实现、快速收敛能力、融合的L2/L3 虚拟专用网络支持，成为了实现网络流量工程和虚拟专用网络隔离的主要选择。

（3）网络结构演变。

在网络设备的简化和网络功能虚拟化的背景下，网络能力从核心设备中转向数据中心。以数据为中心逐渐成为运营商网络演进的重要方向。数据中心网络结构已经经过了多年的演进，目前普遍采用核心加边缘的Spine-Leaf形式网络结构，实现Fabric化的网络组织。该结构注重保证网络的横向扩容能力以及对业务流量的快速疏导，目前已经成为主流数据中心网络组织的基本结构。

4 云网协同对城域网发展的

要求