基于智能城域网的vBRAS部署方案探讨

关 青，冯忠义

（1.中讯邮电咨询设计院有限公司，上海 200000；2.中国联合网络通信集团有限公司江苏省分公司，江苏 南京 210019）

1 新型智能城域网介绍

5G时代、大规模云计算以及物联网时代已来临，但现有城域网络仍存在诸多问题，主要体现在如下几个方面。

1.1 网络复杂

现有运营商网络通常存在多张不同定位的IP网络。多张网络在设备管理、协议使用、路由规划以及业务功能上的侧重点不同，因此网络管理复杂，增加了日常维护难度，导致新业务开通周期较长，不利于网络的发展。

1.2 建设成本高

多张网络的存在使网络设备存在多层次对接，跨域业务和设备部署成本会成倍增加。随着网络云化演进，主要的流量业务都将使用多张网络，造成网络建设的投资浪费。

1.3 业务转发效率偏低

多个“接入+汇聚+核心”3层架构的城域网络叠加上IP骨干网络，导致业务转发效率偏低，同时流量转发成本随着业务量的大增会急剧增加。

1.4 业务承载一致性差

大客户专线等相似的业务在不同城域网络和IP骨干网络进行承载时，必然会带来业务质量、业务资费以及业务开通等诸多问题。

1.5 网络扩展不够灵活

多张网络和多层次的网络无法灵活适应业务的高速增长，加之运营商网络建设的流程长，网络扩展的灵活性必然会产生问题。

1.6 创新业务支撑不足

随着5G时代的到来，快速发展的云网业务和垂直行业的创新应用等都对承载网络提出了新要求，现有城域网络的架构和业务开通模式对创新业务支撑不足的问题更加凸显[1]。为快速应对未来业务的发展，运营商探讨重构传统网络，从网络性能和网络容量方面的提升逐步向业务自动化、敏捷化开通、智能运维以及高效承载等方向调整。从简化网络、降低建网成本、提升能力以及增强业务灵活性多个角度逐步向新型智能城域网演进。新型智能城域网具有以下特点。

1.6.1 简化网络结构

采用类似Spine-Leaf的标准化架构，便于维护和扩展，降低了网络复杂度。

1.6.2 简化网络协议

采用Segment Routing（SR）作为传送层协议简化网络协议管理，提高了网络可扩展性，同时引入EVPN技术实现了多种二三层VPN业务灵活部署[2]。

1.6.3 网络设备简化

引入通用芯片的SR转发设备，大幅降低了建设成本，提供网络流量疏通能力的同时，减少了对局房资源的需求。

1.6.4 网络能力自动化

通过网络控制器（SDN）和业务编排器实现智能城域网的协同控制及配置自动下发等，可满足云网一体和家宽等业务综合承载、自动开通、弹性调整以及线上控制目标。

1.6.5 业务综合承载

实现通信云、移动业务、政企客户接入以及固网宽带等业务的综合承载，降低了多张网络带来的问题[3]。智能城域网基础架构如图1所示。

图1 智能城域网基础架构

2 vBRAS技术介绍

BRAS设备位于城域网边缘，是用户接入控制的关键节点，承载了固定互联网的主要业务，包括家庭宽带、IPTV以及互联网专线等，启用PPPOE、AAA、用户级QOS、IGP/BGP路由以及NAT44等，是城域网各种功能特性的集中点，也是城域网向智能化演进和能力开放的核心载体。

传统BRAS设备随着业务的发展凸显出以下问题。

BRAS设备根据地域覆盖和行政区划分采用分散部署的方式，已基本覆盖全部业务汇聚区。由于设备分散部署，因此不同业务汇聚区和不同设备之间的业务接入不均衡，导致BRAS节点设备之间资源利用率不均衡，即利用率低的不能释放，利用率高的则仍需扩容[4]。

传统BRAS软硬件耦合程度较高，新功能的开通涉及全局数据修改、全网升级以及增加或替换硬件。同时，各种功能板卡对设备槽位的占用规模增加，扩容成本也随之增加。在汇聚层面的分散部署，使运维维护复杂，成本高，且网络可靠性差[5]。随着SDN/NFV技术的发展，运营商逐步探索虚拟BRAS设备（vBRAS）技术，通过使用标准的服务器和虚拟化技术将硬件平台和软件业务解耦，使网络功能不再依赖于专用硬件，从而支撑业务的迭代创新、灵活定义以及快速交付。

vBRAS的业务发展方向是控制面的虚拟化集中管理和转发面的通用化[6]。vBRAS控制面负责用户接入管理、认证计费、用户会话以及策略管理等，建议全省集中部署。将控制面集中后，对安全性和稳定性要求更高，建议通过部署容灾备份提升网络稳定性。vBRAS转发面负责转发和控制用户流量，建议部署在地市的核心或汇聚机房[7]。vBRAS逻辑架构如图2所示。

图2 vBRAS逻辑架构

vBRAS目前有一体化模式、x86设备转控分离模式以及专用设备转控分离模式3种实现模式。一体化模式是指传统BARS的全部功能直接移植到虚拟机（VM）上[8]。x86设备转控分离模式是指vBRAS控制面与转发面分离，硬件基于x86服务器进行部署，C面负责控制，U面负责数据转发。BRAS-C面使用集中式云化部署，BRAS-U面使用x86服务器资源池部署。x86服务器作为流量的承载面，可采用集中式或分布式部署方式。专用设备转控分离模式采用x86设备实现vBRAS控制面板，采用专用设备实现vBRAS转发面。该模式抽离现网专用设备的用户管理功能实现集中控制，系统整体性能仍与底层传统BRAS的板卡强转发有关，因此无法实现跨厂家的互通与融合[9]。

3 5G智能城域网下vBRAS部署建议

智能城域网下的BRAS部署并不是简单建设一个独立的vBRAS，而是通过业务编排器和网络控制器调度智能城域网和虚拟资源池，从而实现家宽业务。

vBRAS的管控通过宽带业务编排器和SDN控制器实现。SDN控制网元根据业务系统的指令自动下发网元的业务配置，同时支持vBRAS和实体BRAS网元。它的功能部署在通信虚拟资源池内。由资源池的一组设备功能形成的虚拟形态VBRAS设备通过城域SDN控制器实施控制，从而为不同业务提供差异化的承载和服务。

vBRAS业务的承载流程中，OLT专线接入交换机采用单上联或双上联方式与智能城域网汇聚设备对接。家宽等互联网业务在智能城域网内采用EVPN作为家宽业务的二层隔离承载，智能城域网通过SR/SR-TE技术将流量转发至通信云资源池，vBRAS部署在通信资源池内实现用户认证和PPP会话终结。vBRAS的互联网访问通过智能城域网与传统IP城域网核心路由器互通实现[10]。vBRAS业务承载架构，如图3所示。

图3 vBRAS业务承载架构

传统BRAS现网部署存量规模较大，考虑到BRAS虚拟化在业务规模较大的场景下才具有投资优势，且vBRAS技术的成熟度和业务稳定性有待验证，因此建议vBRAS部署循序渐进，稳步推进，通过积累运营经验提升维护能力，并结合后续业务发展需求逐步扩大范围。

传统BRAS向vBRAS的过渡阶段，可按以下场景进行部署。

有智能城域网和虚拟资源池时，BRAS新增规模全部采用虚拟资源池的虚拟化形态，新增OLT接入智能城域网E，通过虚拟资源池处理业务。新建规模应保持原有OLT的现网连接，随现网BRAS的自然淘汰，将OLT/SW割接至E。

有智能城域网但无虚拟资源池时，因为虚拟资源池是BRAS虚拟化演进的基础设施，所以建议具备虚拟资源池条件后再对现网BRAS进行虚拟化演进。BRAS新建规模可采用传统设备，尽量集中部署实现设备端口和并发用户许可等资源利用率的最大化。

无智能城域网且无虚拟资源池时，BRAS新建规模可采用传统设备。现网BRAS设备资源富余的，应整合后集中部署闲置资源，提升资源利用率。建议具备智能城域网和虚拟资源池条件后，再对BRAS进行虚拟化演进。

4 结 论

根据现有城域网络的复杂性及5G和通信云建设的时间跨度，现有宽带城域网络将与新建智能城域网共存，并随着5G业务和通信云业务的发展逐渐过渡到统一的智能城域网。过渡期间通过传统BRAS与vBRAS共同部署，可有效降低网络部署成本，结合智能城域网SR+EVPN技术、SDN控制器以及业务编排器实现业务的敏捷部署和设备的集中管控，实现资源的弹性调度，从而解决现网资源分配不均的情况。传统BRAS设备在过渡期内应严格控制投资，避免超前建设，按需合理控制扩容。新增业务则需通过新增的成熟vBRAS满足业务需求。