基于5G 业务的智能城域网构建分析

唐海东

（中国联合网络通信有限公司大同市分公司 山西省大同市 037000）

5G 时代的到来，使得传统电信业务和云服务，逐渐推动软件定义网络，使得流量不断集中在通信云中，并在业务发展过程中，形成以通信云为中心的发展趋势。传统承载下的城域网，存在着多网并存的特征，在业务开通处理方面存在不足，网络灵活性和云网协同效果相对较差，难以满足5G 时代下业务发展需求。基于此，考虑到未来运营商网络的通信云为中心的系统模式，在城域网中构建网络结构简化、网络设备简化、网络协议简化且网络控制管理智能化的智能城域网，并使其可以面向5G 业务发挥高效处理效果，实现移动业务、通信云、固网宽带、政企客户接入等相关业务的综合和统一承载。

1 传统承载的城域网构建问题

1.1 业务布置方法复杂

传统承载的城域网业务布置方法较为复杂，需要技术人员的长期部署，且需消耗较多成本。在搭建传统承载的城域网设备时，需要在连通ISIS、LDP、BGP 各层级网络协议基础上，在网络登录的接口处设置运营维修信号，才能够对所搭建的设备进行全方位追踪和维修运营问题等。由于传统的城域网之间的部署关系，若在网络运营期间需要重新布置业务，就只能由已登录口令的技术人员更改系统程序，但这一过程需要在网络移动基站的基础上进行，才能高效回传业务，操作过程较为复杂。在新时期下，网络的构建更加注重智能化，而繁杂的业务布置，其流程和方法都会更加复杂，增大工作量，城域网架构重组难度大。

1.2 设备跳数多易引发故障点

传统的城域网构建中，设备跳数相对较多，这就造成了在网络数据传输共享的过程中，需要消耗更多的时间，且当网络承载压力较大时，在同一时间段很容易出现多个故障点问题。IPRAN 在运行期间，还需利用二干承载网功能，利用接口传输到本地的承载网络核心，这一过程虽然能够在一定程度上提高网络运营效率，但也会在转发期间出现延时问题，故障点数量也会随之不断增加。传统承载的城域网，无法实现以DC 为中心的关键技术演变过程，无法为5G 网络业务提供有效支持，且在5G 核心网建设运行过程中，传统承载的后才能欲望需结合5G 网络业务需求进行及时更新调整，但在此网络构架下，难以实现演变过程的高效调整，只能依靠数据流量进行转变。所以，传统承载的城域网往往会出现设备跳数多而引发故障点的问题。

1.3 无法满足运营维护需求

传统承载的城域网构建过程中，解决移动端问题和利用网络数据的对接共享，提升网络连通效果，是其核心网络业务。但随着网络业务的不断推进，现代虚拟技术不断发展，城域网构建结构升级，结构与业务间的关联愈发密切。要想更新网络结构，就需要在云业务的基础上，转化流量模型，并进一步深入挖掘用户的网络业务需求，基于这一点，传统承载的城域网在运营维护方面，就难以满足用户的需求。并且，传统承载的城域网在运营期间，其在本地业务中的连接设备和承载的网络层级相对较多，对于网络架构的扩容和维护维修较为不利，成本消耗较高。在不同类型的本地网络中，如IPRAN、IP 城域网等，要强化网络架构层的运营支持，就需要在不同层级网络设置对应的辅助设备，而辅助设备的使用，大量消耗扩容资源和能量，使得运营维护过程消耗更多的人力、物力资源，不利于持续发展的实现。

2 基于5G业务的智能城域网构建

2.1 智能城域网构建目标

在5G 网络的大规模建设下，通信系统逐渐向虚拟化发展，且网络系统面临着大范围的设备更换更新，为城域网的构建重组提供基本的条件。基于5G 业务下，智能城域网构建的主要目标，包括以下几方面：

（1）统一承载。构建的网络需实现5G 移动承载、家庭宽带、互联网专线业务等的统一融合承载效果，避免多网络并存带来不良问题。

（2）架构简洁。对现有的城域网架构进行简化，使其架构更趋于标准化和简洁化，为后续的扩展和维护打下基础，同时降低建网的成本和对设备的要求。

（3）网业分离。分离网络与业务能力，使得二者分别负责不同内容。网络主要负责承载和连接，业务则主要在SDN 的基础上，提高业务开发的灵活性和高效性。

（4）自动高效。构建的网络具有编程能力和基于SDN 下的自动化效果，能够快速开通业务并为其提供差异化、多元化的服务保障。

2.2 智能城域网构建方案

基于5G 业务的智能城域网构建，核心在于将通信云作为中心的资源池提供云化网元支持，融合处理核心设备，进而统一架构。将多种设备汇集，在分段路由和以太网虚拟专用网的简化协议下，实现5G 网、大客户、通信云网元和家庭管代相互结合和统一承载效果。

SR 是一种源路由机制原理下的技术架构，利用将顺序分段类别插入到源节点的数据包报头中，进而只是对这些数据包发挥接收作用的节点，处理转发数据包，以此有效控制路径SR。在此过程中，不需再利用流量工程下所拓展的标签分发、资源预留等协议，而是仅利用内部网关协议或控制器，对分发标签和计算路径集中控制，对控制平面简化处理，基本将标签分发与内部网关协议间不同步等相应问题排除，且其中仅会存在需求下数量的隧道，不具有过多的信令协议，也因此不会影响到设备的性能和功能，有效提升了网络扩展的能力。

EVPN 技术旨在提高二层网络的交换性，它利用拓扑结构来拓宽边缘网关的范围，并且提供一种统一的EVPN 路径，使得二层网络之间的连接变得更加容易，从而实现从传统的数字模式到模拟的模拟模式的跨层交换。与传统的MAN 或虚拟专用LAN 的方式相比，EVPN 更加高效地使用了边界网关协议，它通过使用路由反射器来实现信息的反馈，并且不必在两个设备之间重新构建完整的网络，从而大大降低了网络的成本。通过EVPN 的应用，可以将大部分的虚拟专用LAN 的网络连接转移到一个共享的网络上，从而减轻虚拟专用LAN 的网络连接所承受的流量和服务的压力。

根据图1，我们可以构建一个智能MAN 模型，它包括一对核心设备，用于处理和传输来自不同汇聚设备的流量，并与其他网络进行交互，从而实现流量的有效传输，一般设置异局址。

图1： 智能城域网构建模型

根据实际需求，建立智能城域网汇聚设备，通过这种方式，我们可以促进基站主设备的直接连接，为大客户提供服务，并使用通信云节点和家庭宽带来实现业务的整合。这种方法还可以用于支持动态随机存取存储器模式的基站连接。智能城域网的核心设备不仅可以连接本地城域网、产业互联网，还可以作为边界出口网络，实现跨地域、跨行业的高效连接。

2.3 智能城域网构建策略

2.3.1 设立统一构建目标

为了进一步改善城域网建设中业务布置方法复杂的问题，应在智能城域网构建的过程中，设立统一的构建目标，并优化业务承载技术。基于5G 业务的智能城域网构建工作中，统一构建目标的实现，可以通过三个模块进行：

（1）统一承载。为避免智能城域网中存在多张网络，可建立统一承载下的具有高扩容性能的网络，以实现在一张网络中，统一处理互联网专线、固网宽带、移动基站回传等业务，保证业务处理的便捷性和高效性。下图2 所示为业务控制层结构。

（2）可统一简化网络协议。在5G 业务下的智能城域网构建中，应进一步优化升级业务承载技术，在保证路由协议及相关各项分配标签系数合理的前提下，利用SR-EVPN 技术，简化智能城域网系统，简化其中的MPLS 控制平面。

（3）统一实现新时期互联网化转型。在构建转型过程中，结合SDN 技术和NFV 技术，并选择合适的新型网络资源，实现对智能城域网的统一调度，加强网络技术和云技术一体化建设。在此过程中，基于5G 业务的智能城域网构建中，还需结合用户需求，建立业务编排系统，重点对系统中的自动服务功能加以开发，以为用户提供更为便利的业务选择和开通服务。

2.3.2 创新运维管理方案

基于5G 业务的智能城域网构建过程中，创新运维管理方案起到重要作用，可通过网络智能运维和业务智能部署两方面进行。智能城域网中的智能化业务部署系统，能够为用户提供多元化业务信息，满足其用网需求，并且，在用户业务查询数据信息的基础上，还能够结合用户的实际业务需求，进行业务职能部署，科学设计业务方案，制定合理的实施方案，通过参数调整后自动下发，以此实现智能化城域网中，跨层业务在系统配置下的高效便捷处理效果。对于智能城域网的运维管理而言，技术人员可以利用Machine Learning 等大数据技术，深度融合5G 业务下的智能城域网，并联合使用先进的智能分析技术，将其作为系统管理的重要工具，使得智能城域网的运维管理工作能够逐渐转被动为主动，提高运维管理工作的整体效率。在此条件下，就能够有效简化智能城域网运维管理过程，减少运维管理期间的资源投入，减少工作量。并且，还能够利用Telemetry 可视化手段，补充运维管理工具，提高网络运行数据的采集质量与效率。技术人员还可针对运维管理需求，建立预测分析模型，完善风险预警机制，将采集到的数据信息通过分析模型，进行数据对比过程，以此预测网络运行情况，预测用户网络资源和网络业务等，通过预测分析后，由信息城域网系统处理后台生成相适用的方案，为5G业务下的智能城域网建设发展创造良好环境，并为其网络扩容提供便利条件和依据。

2.3.3 搭建新型智能城域网

凭借现代网络技术的发展优势和科技发展趋势，搭建新型智能城域网势在必行，是控制设备跳数，降低故障点发生的概率的重要途径。基于5G 业务，搭建新型智能城域网，不仅要完成以上运维管理工作改善和网络协议简化外，还需要智能化升级新型智能城域网中的各类相关结构。首先，利用Segment Routing 将组网架构中的原有网络控制协议加以替换，对网络布置加以优化，并通过SD 控制，对网络业务实现更优化保护效果。其次，将5G 功能融入到leaf 节点当中，提高业务回传能力。建立宽带保障，以优化网络业务资源配置和延时工作，构建城域网5G 高速通道，提高网络承载力。此外，还应当在业务回传协议的基础上，更新添加5G下leaf节点，并将无线通信业务和L3EVPN 技术相融合，以捆绑的形式在DC 端口内封装。这样的处理下，不仅能够有效提高通信业务资源池的整体性能，还能够有效联通5G 智能城域网和核心网络，实现二者互访，并对5G 下的新型智能城域网网络架构流量模型加以升级，优化完善智能城域网结构和功能。

2.4 智能城域网演进计划

智能城域网的构建，旨在实现城市之间的互联互通，并将5G 和云计算技术应用于城市网络。随着虚拟化宽带和远程接入服务器技术的发展，城市网络的需求也日益增长，这些技术将被纳入智能城域网的建设之中。在智能城域网演进计划中，构建新型智能城域网，并不意味着完全推翻重新建设，而是要根据现存问题、现存网络情况和各技术研发升级情况等，循序渐进，按照网络建设节奏加以演进。

（1）启动期。对全区内多个城市构建新型的智能城域网核心设备，在此基础上，结合IPRAN 核心设备，将原IPRAN核心设备的板卡利旧应用到汇聚设备层中，以实现对其中峰值宽带利用率相对较高的IPRAN 接入层环路，根据实际需求，规划设计新型智能城域网，并更换接入层设备。

（2）优化期。针对不同的城域，我们需要重点改造IPMAN，以实现更高效的网络连接。我们需要对原有的IPMAN 进行改造，使它们只负责提供基础网络服务，而不再提供高频服务。我们还需要对MAN 的拓扑结构和网络连接方式进行调整，以便更好的支持不同的城域。另外，将现有的边缘设备和用户网络，仅作为传统城域网的核心网元业务承载功能，由基于5G 业务的新建智能城域网作为承载内外业务的主要途径，不替换、新建或扩容现有的CE 网络。

（3）成熟期。首先，将新增的智能城域网接入层设备大规模替换为IPRAN 接入层设备，在智能城域网设备的基础上，将现有的基站全部回传到核心网。其次，逐渐将IP 城域网与智能城域网相融合，利用智能城域网将汇聚设备回传至通信云资源池。另外，融合CE 网和智能城域网，并在智能城域网的作用下将通信云资源池承载，实现统一综合承载功能。

2.5 智能城域网构建效果

相比较于传统承载下的城域网，智能城域网在构建完成后，将具有更多的优势，产生更优质的效果。

（1）利用统一化SR 和EVPN 技术，对原始网络协议简化处理，进而避免出现网络中同时存在多套管理系统的问题，防止多段网络拼接、多种技术混杂等问题，使得业务部署更快速、业务开通更便利。

（2）智能城域网的构建下，其中的叶节点作为只提供业务传送服务的专用通道，其传送过程更快速，且不需处理业务，能够有效实现高效、快速的业务连接，且其密度更高、容量更大，为业务连接提供良好通道。并且，充分发挥分段路由器价值，对智能城域网分段路由器进一步加工优化，实现更有的工程效果，提升流量调度水平。此外，分布式部署业务平台资源，能够有效促进业务本地化、扁平化，满足5G 业务和视频业务等发展需求。

（3）相较于原有的IPRAN，智能城域网更加呈现扁平化而非环形，可有效降低移动业务的路径跳数，为用户带来更优质体验。

3 结论

综上所述，为了进一步优化传统承载下的城域网络，优化其业务开通和办理效率，满足用户多元化需求，为其带来更优质的体验，构建基于5G 业务的智能城域网势在必行。从网络架构和业务承载方面来看，智能城域网能够实现5G 业务、公众互联网、政企大客户等多元化用网需求，使得业务开通更快速、业务办理更便利，促进业务扁平化、本地化的实现，有效满足新时代下业务发展需求。运营商将数据中心作为核心，共同打造大网络下的大融合、大连接模式智能城域网架构，在此期间，根据其实施效果，灵活调整和优化，不断反思总结更加完善的方案，以促进演进计划的合理实施推进，保证构建质量和实施效果。