（2020年度“华苏杯”获奖论文三等奖）中国联通云上物联业务创新应用

徐 飞

中国联合网络通信有限公司江苏省分公司

0 引言

中国联通近年来高度重视物联网业务的发展，随着相关行业的发展，今后会有越来越多的新模式、新业务出现，江苏联通积极探索新的商业模式，以期满足转型的需求。联通物联网连接服务产品通过物联网专网和专用网元设备，采用物联网专属号段，基于新一代连接管理平台，为企业客户提供蜂窝连接管理（含NB-IoT、eMTC）、非蜂窝连接管理（光纤、宽带）等通信服务。同时，为面向消费电子、运输、工程设备等领域的跨国客户提供全球连接部署方案。物联网的价值在上端，未来数据收集之后也许能够发现新的商业模式。但是前期需要整个产业界共同构建基础能力，包括网络、前端部署、数据采集和平台建设等。江苏联通探索了基于IP智能专线承载的大客户接入方案，实现了业务接入的云网一体化，并结合省内实际网络架构制定了相应的解决方案。

1 云上物联新接入方案原理

1.1 方案设计

随着网络IP化、云化时代的逐步到来，传统的专线接入方式已不能满足客户敏捷的业务需求。基于这一背景，江苏联通基于现有的互联网接入大客户专线架构，主动探索出新的智能承载接入方案：（1）新网络下的通信能力与云化部署产品整合打包直抵客户；（2）面向智能化转型，承载A网、IPRAN承载网同步部署智能专线，利用智能专线点对多点的设备以及云网关实现基于智能专线的云网一体化。

江苏联通新一代物联网互联网接入方案如图1所示。

图1 江苏联通新一代物联网互联网接入方案

1.2 方案实现原理

云上物联业务接入承载主要针对通过公有云、私有云等云联网接入的大客户，云上物联业务同样落地到各省所属大区新建的机房M6（CX600-X16A）设备。江苏联通云上物联承载详细拓扑如图2所示。

图2 江苏联通云上物联承载详细拓扑

南京河西和南京江宁每个机房设置一对核心层接入M6设备，其他7大区机房设置一对核心层接入M6设备，各节点保护业务接入，M6设备下挂物联网相关业务网元GGSN/PGW设备。具体实现方案如下：

（1）大客户公有云、私有云资源通过云联网接入网络。

（2）A网按集团云联网业务规范，云联网系统下发对应云上物联大客户业务VRF，用于和原有承载业务的VRF隔离。

（3）省内集团A网落地AR与物联网专线业务M6设备对接。每个大区各两台M6成对设备，每个大区各两台M6成对设备与两台AR成“口子型”组网。

（4）M6与AR之间采用VLAN方式对接，新建云联网业务通过VRF来区分用户。M6与AR通过Option-A方式实现VRF的跨域对接，M6宣告GGSN/PGW的业务网段。

（5）M6设备与下挂的GGSN设备建立GRE隧道，本段业务通过GRE隧道承载，M6和GGSN/PGW间通过不同的GRE区分用户，GRE封装在到达M6后解封装，由普通IP数据包发送到AR。

（6）云联网接入方案中8个大区物联网M6对接AR的AS号规划如表1所示。

表1 M6对接AR的AS号规划

1.3 方案特点

江苏联通探索的云上物联承载方案具有以下特点：（1）基于现网网络专线架构，结构简单；（2）实现大客户接入路由器的双节点保护，具有较高的业务容灾能力；（3）通过端到端的管理平台进行业务配置下发，资源清晰，配置方便；（4）可视化运维能力，进行快速故障定位和业务的自动开通部署、保护测试，极大降低了运维成本；（5）面向业务与网络转型期间的物联网大客户专线接入，这一新网络架构能够实现现有网络架构的有机集成，实现了一条统一调度、业务快速部署的弹性软管道，为大客户专线业务提供更敏捷、更灵活、更可靠的专线承载网络。

2 方案部署及测试结果

2.1 方案部署

基于方案设计和实现，在江苏联通大区物联网进行了业务测试，分别针对华为GGSN/PGW和爱立信云化GGSN/PGW共进行了三种场景的业务端到端业务测试。根据业务测试需求提前规划了业务测试所需地址，对于物联网部署云上物联业务涉及的M6设备及GGSN/PGW侧配置，提前对业务数据进行了规划设计。具体如表2、表3、表4所示。

表2 M6设备

表3 华为GGSN/PGW

表4 爱立信EOR及GGSN/PGW

2.2 业务测试结果

场景1：华为GGSN/PGW 1+1保护三层接入方案

（1）M1与M6采用静态主备PW对接，PW对接正常，BFD正常。客户路由器业务地址与GGSN/PGW业务网关ping测结果正常，承载网业务高峰期间平均ping测时延4ms。

（2）M6与GGSN/PGW之间部署E-trunk，进行1+1主备保护倒换，单台M6设备与GGSN/PGW之间起LACP协议保护。关闭主M6设备的AC接口，业务切换至备M6设备AC接口，长ping结果丢四个PING包。

（3）恢复主M6设备的AC业务接口，E-trunk端口重新协商，业务回切主M6，业务长ping丢一个包。

场景2：华为GGSN/PGW双专线GRE接入方案

（1）M1与M6静态主备PW对接，GRE及VLL均正常，客户路由器与GGSN/PGW接口地址（vpn：test03）长ping正常。

（2）客户路由器与GGSN/PGW GRE隧道外层地址（vpn：test03）长ping测试正常。

（3）客户路由器与GGSN/PGW GRE隧道up，隧道接口链路状态正常，客户路由器业务地址与GGSN/PGW GRE内层接口地址（vpn：test04）ping测结果正常。

（4）承载网业务高峰期间端到端业务ping测平均时延11ms，较三层接入方案时延较高。

场景3：爱立信云化GGSN/PGW双专线GRE接入方案

（1）M1与M6静 态 主 备PW对 接，GRE及VLL均正常，客户路由器接口地址与爱立信vlan2501接口IP地址（192.168.255.209）ping测结果正常。

（2）客户路由器与云化爱立信GGSN/PGW设备GRE隧道外层loopback地址（192.168.255.213）ping测结果正常。

（3）客户路由器与云化爱立信GGSN/PGW设备的GRE隧道up，隧道接口链路状态正常。客户路由器业务地址与爱立信核心网元业务侧地址（192.168.255.217）ping测结果正常。

（4）承载网业务高峰期间端到端业务ping测平均时延16ms，较华为GGSN/PGW接入方案时延较高（爱立信本身NFV网元特性所限）。

3 结束语

江苏联通物联网网络的建设，基于“集中专用”、“叠加组网”等原则，2/3/4G/NB/5G等网络能力已全面覆盖，持续推进eMTC商用部署。本研究提出的云上物联承载方案，其目的也是为了积极打造多样化、个性化、复杂场所所需的物联网网络，为专线连接服务提供高质量的网络基础。

江苏联通探索的云上物联方案，得到了集团的大力推广，其他7个物联网大区按此方案进行了设备部署，测试验证。江苏联通提出的物联网大客户专线新承载方案在专线部署开通时间和安全性上均比传统专线方案具有较大的改进，可有效降低运维成本，并保证业务的可靠性。同时基于集团统一业务发放平台的强大自服务能力和开放能力，支持企业专线云上物联的自动开通，简化了To B专线业务的运营需求，为业务的商用模式提供了多样化的方案。