面向5G承载的新型城域网重构研究

面向 5G承载的新型城域网重构研究

庄玉娟

南京中兴新软件有限责任公司 江苏 南京 210000

摘要：5G时代的到来进一步推动了信息行业的革新与升级，而信息化发展也引起人们对网络服务提出更高的要求。文章主要研究了传统承载的城域网构建存在的问题，发现城域网的业务布置方法较不复杂，不利于网络的运维管理，并且设备跳数缺乏有效控制，导致容易产生故障点等。对此，基于5G承载的新型城域网重构需求提出了整体架构方案，并在此基础上，提出了具体的重构策略，建议基于优化业务承载技术设立统一的重构目标，并对整体架构中的关键部分补充智能化建设。

关键词：5G；新型；城域网；重构

引言

2021年4月17日，北京联通携手华为联合发布了《智能城域网5G承载切片白皮书》，提出要加快5G+垂直行业应用的融合创新，并诠释了5G致力赋能行业与科技创新，并不断给用户带来更加精彩的体验等发展理念。随着5G业务的蓬勃发展，用户在网络延时、宽带等方面的体验和要求也在不断增加，这就需要5G具备将强的业务承载能力。但是5G技术仍然处于初步发展阶段，并且当前承载网多层、多网的网络架构不利于5G的发展，并且在网络业务的运维管理上处于被动状态。因此，为探索满足5G业务承载需求的新型城域网构建路径，对其进行了深入研究。

一、传统承载的城域网构建存在的问题

（一）无法满足运营维护的实际需求

在传统承载的城域网构建过程中，核心网络业务主要用于解决移动端的问题，以及通过网络数据的对接共享升级网络连通效果。但是随着现代虚拟化技术和网络业务的持续推进，城域网的网络结构升级与云业务之间逐渐紧密关联。网络结构的更新需要在云业务的基础上进行流量模型的转化，从而深入挖掘用户的网络业务需求，对此，传统承载的城域网无论是从网络结构还是运营维护来说，都无法满足用户的当前需求。并且在传统承载的城域网运营过程中，由于其本地业务承载中的网络层级和连接的设备较多，不利于网络构架的进行扩容和控制维修成本^[1]。并且在IP城域网、IPRAN等不同类型的本地网络中，为了进一步强化网络架构层的运营支持，给不同层级的网络均设置了辅助设备。而网络设备增加需要消耗大量的能量和扩容投资资源，这就需要耗费大量的人力资源和物力资源对网络进行运营维护管理，从可持续发展的角度来看，则存在一定的弊端。

2. 业务布置的方法过于复杂

传统承载的城域网用于业务布置的方法相对复杂，需要技术人员对其进行长期部署，花费的时间成本较多。传统承载的城域网在搭建设备时需要在联通BGP、LDP、ISIS等各层级网络协议的条件下，由技术人员在网络登录接口设置维修运载的信号后，才能实现对搭建设备进行全面跟踪和其他运营问题的维修工作。并且，由于传统承载的城域网的部署关系，如果要在网络运营的过程中重新布置业务，只能由登录了口令的技术人员对系统程序进行更改。而这一设定需要基于网络移动基站的回传业务做到高效执行，所以操作方法过于复杂。另外，新时代环境下更加注重网络的智能化，复杂、繁琐的业务布置流程会对相关工作增加一定的难度和任务量，不利于城域网的架构重组。

2. 设备跳数较多容易引发故障点

传统的本地业务承载网络所需要的设备跳数较多，这会导致网络在数据共享的过程中需要消耗的时间也会增加，当网络承载压力较大时，容易在同一时间段引发多个故障点^[2]。并且IPRAN还需要用到二干承载网的功能。通过IPRAN的接口传入本地承载网络核心，虽然能提高网络运营效率，但是网络转发环节中会产生延时效果，故障点数量也会随之变化，不断增加。传统承载的城域网无法实现以DC为中心的关键技术的演变，难以为5G网络业务需求提供相应的技术支撑与服务。并且在5G核心网的构建、试点与优化过程中，基于承载的城域网需要结合5G网络业务的实际需求及时作出更新，但是当前所运用的承载网络架构，还无法根据通信网络在演变发展中的需求作出合适的调整，仍然依靠流量数据实现转变。因此，传统承载的城域网面临的设备跳数问题，是其实现升级需要解决的主要问题。设备跳数较多而引发的多个故障点，不但在处理方法上需要改进，也是运营维护的关键。

2. 基于5G承载的新型城域网架构探索

1. 借鉴DC架构

在5G承载的新型城域网架构中，主要参照通信云DC的架构。新型城域网重构基于leaf-spine进行结构调整与升级优化，再通过对城域网的核心汇聚层进行扩容，将交换机组网融入其中。如此，既能满足网络转发协议的要求，还能进一步扩增转发容量。并且不同厂商也不会影响到网络的管理与互通，解耦性也不会因此产生恶化，城域网业务的增加与多样化，只需要像leaf-spine架构中对“叶子”的部分增加节点，就可以实现将新的边缘网元与城域网进行有效链接，从而推动城域的网核心汇聚层只做横向扩展，维持城域网整体结构的长期稳定。

2. 融合承载

层网元具备超高的承载能力，选取合适的层网元就能完成城域网对网络业务的综合承载。基于5G承载的新型城域网架构在融合承载的过程中，可以不用按照不同网络业务建网，弃用端到端的建网模式还能进一步控制成本，方便运维管理。另外，参照leaf-spine架构进行城域网重构后，大部分网络业务经过核心汇聚层的处理可以有效降低转发跳数，改善网络转发的延时问题的。

2. 自动化与编程能力

面向5G的新型城域网经过以上重构调整后，再对其引进SR业务和EVPN业务，进一步强化网络的自动化，提升其可编程能力水平。并且基于5G的新型城域网中附带对网络业务进行统一编排的智能化系统，利用其连接通信云可以提高城域网的网络业务自动化开通效率，还能保护网络系统进行差异化服务的实效性^[3]。当城域网系统中获取到要求较高的网络业务请求信息时，通过通信云的处理就可以实现对网络业务的快速组织与编排。其中，满足网络业务时延要求等指标的实际锚点只需要按照SDN方式完成管道资源的高效调度，再运用VPN技术和灵活以太网技术，为城域网的网络业务提供合适的隔离能力，就能提高城域网的业务效率。

2. 将网络与业务分离

对基于5G的新型城域网设立其专属的数据中心，并结合其运行需求调整整体架构。同时，在城域网内部构建通信云资源池，强化新型城域网的承载能力，完成对各项虚拟化网元的承载作业，从而将网络与业务能力区分开并实现二者的独立运行。其中，网络基于SDN的集中控制能力，完成不同设备、不同端口之间的连接及网络业务承载。而业务能力则依靠NFV技术对虚拟网元进行升级，从而保障新型城域网中的网络业务自动化开发能力。而基于网络业务的未来发展与扩展趋势的角度来说，同样可以参照此原则调整实施方式，以便网络和业务能力在独立发展中可以不断优化功能，又能实现彼此能力的相互融合，促进城域网的创新发展，完成更深层次的云网融合。

三、面向5G承载的新型城域网重构策略

（一）创新城域网运维管理方案

面向5G承载的新型城域网重构过程中，创新运维管理可以从业务智能部署与网络智能运维两方面入手。新型城域网的智能化业务部署系统，需要实现对用户提供满足其用网需求的关键业务信息。并且基于用户的业务查询信息等数据，业务职能部署要结合用户的业务需求，合理设计多种业务方案、创建具体实施策略、调整参数并自动下发等，从而促进跨层业务在新型城域网系统配置中实现便捷化高效处理。从新型城域网的网络智能运维来说，技术人员可以将Machine Learning等大数据技术与5G承载的新型城域网进行深度融合，再将前沿的智能分析技术作为城域网系统的辅助工具，推动新型城域网的运维管理从被动状态转向主动状态、从低效率模式转向高效率模式^[4]。如此，能够进一步实现新型城域网的运维管理简洁化，控制运维管理的人力资源投入。同时，还可以对运维管理补充Telemetry等可视化手段来改善网络运行数据的采集。技术人员可以创建预测分析模型来健全风险防御机制，再通过采集实际运行数据并投入到分析模型中进行数据对比与信息分析通过建立预测模型和对采集的网络运行数据作对比分析，预测用户的网络业务、网络资源等方面的需求，再经由信息城域网系统后台处理提供合适的方案，保障基于5G承载的新型城域网的网络健康，并对其进行网络扩容提供参考依据。

2. 设立统一的重构目标

要改善城域网中业务布置的方法过于复杂的问题，可以通过设立统一的重构目标，优化业务承载技术来实现。在面向5G承载的新型城域网重构实践中，统一的重构目标可以大致分为三个板块：其一，做到统一承载。新型城域网要避免建设多张网络，应基于统一承载建设一张具备高扩容性能的网络，实现在一张网络中对固网宽带、互联网专线与移动基站回传等业务的便捷化处理。其二，要完成各项网络协议简化。基于面向5G的新型城域网重构要实现业务承载技术的优化升级，在结合路由协议及其各项分配标签系数的基础上，借助和SR-EVPN技术，完成新型城域网系统中MPLS控制平面的简化。其三，完成新时期的互联网化转型。将NFV技术和SDN技术进行有机结合并选取适用的新型网络资源完成新型城域网的统一调度程序，促进云技术与网络技术的一体化建设。同时，在5G承载的新型城域网中建设满足用户需求的业务编排系统，着重开发系统中的自助服务功能，方便用户的选择与业务的自动开通。

3. 搭建基于5G的新型智能城域网

基于现代网络科技的发展趋势，推动城域网的智能化建设是必然选择，也是有效控制设备跳数，减少故障点发生的基本保障。搭建基于5G承载的新型智能城域网，除了要完成网络协议的简化和改善运维管理工作等，还要对新型城域网架构中的相关结构进行智能化升级。首先，在组网架构中采用 Segment Routing替换原有的网络控制协议，优化网络布置和SDN 控制从而实现对网络业务的高效保护。其次，对leaf 节点融入5G功能，增强业务回传能力。同时对网络资源配置与业务延时建立宽带保障，构建城域网架构中的5G高速通道并实现高承载能力。另外，在业务回传协议更新与5G加入leaf节点的基础上，将L3EVPN技术与无线通信业务进行捆绑并封装到DC端口当中。如此，可以增强通信业务资源池的性能，实现5G的新型智能城域网与核心网络的联通互访，升级5G的新型智能城域网的网络架构的流量模型。

结语

传统承载的城域网在运营维护管理、业务布置方法等方面以及无法满足用户需求。而要实现面向5G承载的新型城域网重构，则需要对整体架构进行调整，并在此基础上对业务承载、节点设计等内容进行创新与优化，基于满足用户业务需求与移动基站回传的基本要求，创新运维管理方案，设立统一的业务承载构建目标，促进面向5G承载的新型城域网智能化建设。如此，有望进一步提高网络服务水平，加快5G时代下的科技创新发展进程。

参考文献

[1]杨荫宇. 基于5G业务承载的新型智能城域网重构分析[J]. 无线互联科技,2021,18(14):5-6+14.

[2]马宏果. 构建面向5G灵活承载的智能城域网实践与思考[J]. 通信世界,2021,(11):43-46.

[3]顾红芳,姜鹏,王承锋. 面向5G的新一代城域网方案探讨与研究[J]. 长江信息通信,2021,34(01):198-200.

[4]王树平,宋强,刘萌,张勇. 面向5G业务承载的新型智能城域网重构与思考[J]. 信息技术与信息化,2020,(12):160-161.